Общее описание

MAX8520/MAX8521 предназначены для управления термоэлектрическими охладителями (TEC) в оптических модулях с ограниченным пространством. Оба устройства обеспечивают выходной ток ±1,5 А и управляют током TEC для устранения вредных скачков тока. Встроенные в микросхему FET минимизируют количество внешних компонентов, а высокая частота переключения уменьшает размер внешних компонентов.

MAX8520/MAX8521 работают от одного источника питания и смещают TEC между выходами двух синхронных регуляторов. Такая схема позволяет регулировать температуру без "мертвых зон" или других нелинейностей при низком токе. Такая схема гарантирует, что система управления не сработает, когда заданное значение очень близко к естественной рабочей точке, требуя небольшого количества нагрева или охлаждения. Аналоговый сигнал управления точно устанавливает ток TEC.

Оба устройства оснащены точными, индивидуально регулируемыми предельными значениями тока нагрева и тока охлаждения, а также максимальным предельным напряжением TEC для повышения надежности оптических модулей. Аналоговый выходной сигнал контролирует ток TEC. Уникальная схема подавления пульсаций помогает снизить уровень шума.

MAX8521 выпускается в корпусе TQFN 5 мм x 5 мм, а также в компактных корпусах UCSP™ 3 мм x 3 мм и WLP (3 мм x 3 мм) с 36-выпуклой рамкой, с частотой переключения 500 кГц или 1 МГц, выбираемой с помощью выводов.

 

Приложения

Модули SFF/SFP

Оптоволоконные лазерные модули

Оборудование для оптоволоконных сетей

ATE

Биотехнологическое лабораторное оборудование

 

Характеристики

Площадь основания микросхемы 0.31in²

Низкопрофильный дизайн

Силовые МОП-транзисторы на кристалле

Высокоэффективная конструкция переключаемого режима

Подавление пульсаций для снижения уровня шума

Контроль постоянного тока предотвращает скачки тока TEC

5% Точные регулируемые пределы тока нагрева/охлаждения

2% Точное ограничение напряжения TEC

Отсутствие "мертвой зоны" или "охоты" при низком выходном токе

ITEC Контролирует ток TEC

1% Точный источник опорного напряжения

Частота переключения до 1 МГц

Синхронизация (MAX8521)

 

Подробное описание

Драйверы MAX8520/MAX8521 TEC состоят из двух импульсных регуляторов, которые работают вместе для прямого управления током TEC. Такая конфигурация создает дифференциальное напряжение на ТЭЦ, обеспечивая двунаправленный ток ТЭЦ для управляемого охлаждения и нагрева. Управляемое охлаждение и нагрев позволяют точно контролировать температуру TEC с точностью до 0,01°C. Напряжение на CTLI напрямую задает ток TEC. Для управления CTLI обычно используется внешний контур терморегулирования.

 

Отмена риппла

Коммутирующие регуляторы, подобные тем, что используются в MAX8520/MAX8521, по своей природе создают пульсации напряжения на выходе. Двойные регуляторы в MAX8520/MAX8521 переключаются синфазно и обеспечивают дополнительные синфазные рабочие циклы, поэтому пульсации напряжения на TEC значительно уменьшаются. Эта функция подавляет пульсационные токи и электрические шумы на TEC, чтобы предотвратить помехи для лазерного диода.

 

Тепловая защита и защита от тока утечки

MAX8520/MAX8521 обеспечивают защиту по току неисправности в обоих ТЭЗах, отключая как ТЭЗы высокой стороны, так и ТЭЗы низкой стороны, когда пиковый ток превышает 3 А в любом из ТЭЗов. Кроме того, защита от тепловой перегрузки ограничивает общую рассеиваемую мощность микросхемы. Когда температура спая корпуса устройства превышает +165°C, встроенный в микросхему термодатчик отключает устройство. Термодатчик снова включает устройство после того, как температура спая остынет на +15°C.

 

Выбор индуктора

Двойные преобразователи MAX8520/MAX8521 работают в синфазном и комплементарном режимах для дифференциального управления TEC в схеме управления по току. При нулевом токе TEC дифференциальное напряжение равно нулю, поэтому выходы по отношению к GND равны половине VDD.

Для данного индуктора и входного напряжения максимальный ток пульсаций индуктора возникает, когда рабочий цикл составляет 50%. Поэтому для определения максимального тока пульсаций необходимо рассчитать индуктор при рабочем цикле 50%. Максимальный желаемый ток пульсаций типичного стандартного buck-преобразователя находится в диапазоне от 20% до 40% от максимальной нагрузки. Чем больше значение индуктора, тем меньше ток пульсаций. Однако его размеры будут физически больше. Для драйвера TEC тепловой контур по своей природе медленный, поэтому индуктор может быть больше, чтобы снизить ток пульсаций для улучшения шумовых и электромагнитных характеристик. Выбор индуктора, обеспечивающего ток пульсаций от 10% до 20% от максимального тока TEC, является хорошей отправной точкой.

 

Установка пределов напряжения и тока

Для обеспечения надежности конструкции необходимо учитывать определенные параметры TEC. К ним относятся максимальный положительный ток, максимальный отрицательный ток и максимальное напряжение, допустимое на TEC. Эти пределы следует использовать для установки напряжений MAXIP, MAXIN и MAXV.