Description générale

Les MAX8520/MAX8521 sont conçus pour piloter des refroidisseurs thermoélectriques (TEC) dans des modules optiques à espace réduit. Les deux dispositifs délivrent un courant de sortie de ±1,5A et contrôlent le courant du TEC afin d'éliminer les surtensions nuisibles. Les FET sur puce minimisent les composants externes et la fréquence de commutation élevée réduit la taille des composants externes.

Les MAX8520/MAX8521 fonctionnent à partir d'une seule alimentation et polarisent le TEC entre les sorties de deux régulateurs buck synchrones. Ce fonctionnement permet un contrôle de la température sans "zones mortes" ou autres non-linéarités à faible courant. Cette disposition garantit que le système de contrôle ne s'arrête pas lorsque le point de consigne est très proche du point de fonctionnement naturel, ce qui nécessite une petite quantité de chauffage ou de refroidissement. Un signal de commande analogique règle avec précision le courant du TEC.

Les deux appareils sont dotés d'une limite de courant de chauffage et d'une limite de courant de refroidissement précises et réglables individuellement, ainsi que d'une limite de tension TEC maximale, afin d'améliorer la fiabilité des modules optiques. Un signal de sortie analogique contrôle le courant du TEC. Un système unique d'annulation des ondulations permet de réduire le bruit.

Le MAX8521 est disponible dans un TQFN de 5 mm x 5 mm ainsi que dans des boîtiers UCSP™ de 3 mm x 3 mm et WLP à 36 bosses (3 mm x 3 mm) peu encombrants, avec une fréquence de commutation sélectionnable par broche de 500 kHz ou 1 MHz.

 

Applications

Modules SFF/SFP

Modules laser à fibre optique

Équipement de réseau à fibres optiques

ATE

Équipement de laboratoire biotechnologique

 

Caractéristiques

Empreinte du circuit 0.31in²

Conception à profil bas

MOSFETs de puissance intégrés

Conception de mode de commutation à haut rendement

Annulation des ondulations pour un faible bruit

Le contrôle du courant continu permet d'éviter les surtensions du courant TEC

5% Limites de courant de chauffage/refroidissement réglables et précises

2% Limite de tension précise du TEC

Pas de zone morte ou de chasse à faible courant de sortie

ITEC surveille le courant TEC

1% Référence de tension précise

Fréquence de commutation jusqu'à 1MHz

Synchronisation (MAX8521)

 

Description détaillée

Les pilotes TEC MAX8520/MAX8521 sont constitués de deux régulateurs buck à commutation qui fonctionnent ensemble pour contrôler directement le courant du TEC. Cette configuration crée une tension différentielle à travers le TEC, permettant un courant TEC bidirectionnel pour un refroidissement et un chauffage contrôlés. Le refroidissement et le chauffage contrôlés permettent un contrôle précis de la température du TEC à 0,01°C près. La tension à CTLI définit directement le courant du TEC. Une boucle de contrôle thermique externe est généralement utilisée pour piloter CTLI.

 

Annulation du Ripple

Les régulateurs à découpage tels que ceux utilisés dans le MAX8520/MAX8521 créent intrinsèquement une tension d'ondulation sur la sortie. Les doubles régulateurs des MAX8520/MAX8521 commutent en phase et fournissent des cycles de travail complémentaires en phase, de sorte que les formes d'ondes d'ondulation au niveau du TEC sont considérablement réduites. Cette caractéristique supprime les courants d'ondulation et le bruit électrique au niveau du TEC afin d'éviter les interférences avec la diode laser.

 

Protection thermique et contre les courants de défaut

Les MAX8520/MAX8521 offrent une protection contre les courants de défaut dans l'un ou l'autre des FET en désactivant les FET côté haut et côté bas lorsque le courant de crête dépasse 3A dans l'un ou l'autre des FET. En outre, la protection contre la surcharge thermique limite la dissipation totale de puissance dans la puce. Lorsque la température de jonction de l'appareil dépasse +165°C, un capteur thermique intégré arrête l'appareil. Le capteur thermique remet le dispositif en marche après que la température de jonction ait baissé de +15°C.

 

Sélection de l'inducteur

Les convertisseurs buck doubles MAX8520/MAX8521 fonctionnent en phase et en mode complémentaire pour piloter le TEC de manière différentielle dans un schéma de contrôle en mode courant. Lorsque le courant du TEC est nul, la tension différentielle est nulle, et les sorties par rapport à GND sont donc égales à la moitié de VDD.

Pour un inducteur et une tension d'entrée donnés, le courant d'ondulation maximal de l'inducteur se produit lorsque le rapport cyclique est de 50%. Par conséquent, l'inductance doit être calculée à un rapport cyclique de 50% pour trouver le courant d'ondulation maximal. Le courant d'ondulation maximal souhaité d'un convertisseur buck standard typique se situe entre 20% et 40% de la charge maximale. Plus la valeur de l'inducteur est élevée, plus le courant d'ondulation est faible. Cependant, la taille sera physiquement plus importante. Pour le circuit d'attaque TEC, la boucle thermique est intrinsèquement lente, de sorte que l'inductance peut être plus grande pour un courant d'ondulation plus faible afin d'améliorer les performances en matière de bruit et d'interférence électromagnétique (EMI). Le choix d'une inductance permettant d'obtenir un courant d'ondulation de 10% à 20% du courant maximal du TEC est un bon point de départ.

 

Réglage des limites de tension et de courant

Certains paramètres du TEC doivent être pris en compte pour garantir une conception robuste. Il s'agit notamment du courant positif maximal, du courant négatif maximal et de la tension maximale autorisée dans le TEC. Ces limites doivent être utilisées pour définir les tensions MAXIP, MAXIN et MAXV.