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¿Por qué elegir cuando se pueden tener ambos?

 

Los controladores de señal mixta más recientes combinan lo mejor de ambos mundos, analógico y digital, en cuanto a conversión de alimentación, explica Stephen Stella, de Microchip Technology Inc. 

Desde la llegada de la conversión de alimentación digital, los diseñadores han tenido ante sí la posibilidad de elegir dispositivos analógicos o digitales para sus diseños. 

Cada técnica tiene sus propias ventajas e inconvenientes, pero el desarrollo de controladores de señal mixta o híbridos está posibilitando que los diseñadores combinen lo mejor de ambos mundos para conversión de alimentación. 

Electrónica analógica por prestaciones 

La ventaja de la conversión de alimentación analógica es que ofrece un control muy eficiente, mientras que como inconveniente proporcionan muy poca flexibilidad a los diseñadores. 

Una vez evaluada para cada diseño, el tipo de optimización elegida se aplica al perfil de carga por completo y a todo el rango operativo de conversión de alimentación. 

El aprovechamiento de este nivel de optimización sobre todo el espectro de conversión de alimentación del diseño ha sido el estándar industrial durante muchos años porque, si bien es inflexible de forma inherente, también proporciona un control eficiente. 

Sin embargo, las recientes regulaciones gubernamentales y las crecientes expectativas de los usuarios finales están haciendo que los diseñadores logren una mayor eficiencia. 

Todo ello está impulsando la conversión de alimentación analógica hasta el límite de su eficiencia y convence a muchos diseñadores para realizar el cambio a la conversión de alimentación digital. 

Electrónica digital por flexibilidad 

La principal ventaja de la conversión de alimentación digital es que ofrece la flexibilidad de la que carece conversión analógica. Sustituye un nivel de optimización de la conversión de alimentación con una optimización multipunto. También proporciona la capacidad de comunicarse con el sistema, permitiendo sí que la conversión de alimentación forme parte de la optimización general de las prestaciones del sistema a largo plazo. 

La desventaja que presenta la conversión de alimentación digital es que esta flexibilidad tiene un precio. La técnica digital aumenta la complejidad del sistema porque la realimentación analógica procedente del sistema se debe digitalizar antes de que se pueda utilizar para la gestión de alimentación. Esto significa añadir un convertidor A/D y un microcontrolador o procesador de señal digital de alta velocidad con el fin de proporcionar la capacidad de proceso necesaria para obtener el control digital. La velocidad de la conversión A/D y la velocidad de cálculo del microcontrolador/ DSP determinan el ancho de banda del lazo de control digital. Por tanto, si un diseño necesita más ancho de banda, habrá de ser más rápido y con convertidores A/D y microcontroladores más costosos. Otro factor importante es que las técnicas de control digital son muy distintas a las técnicas necesarias de control analógico. Cambiar del mundo analógico al digital exige una inversión significativa en las habilidades, recursos, herramientas y procesos requeridos para diseño digital e ingeniería de software. Esta inversión puede ser una importante barrera para algunas compañías. 

La fuerza combinada de los controladores híbridos 

Los fabricantes de componentes han afrontado este dilema eliminando la elección entre diseño analógico y digital con controladores de señal mixta o híbridos. Al combinar la fuerza tanto de la conversión de alimentación analógica y digital, los controladores híbridos se sobreponen a los puntos débiles que son inherentes a cada técnica. Esto permite que los diseñadores logren la flexibilidad de una solución digital con la eficiencia, regulación de carga y respuesta a transitorios de la conversión de alimentación analógica. También se suprime así la necesidad de que los diseñadores aprendan habilidades especializadas o que inviertan en nuevos recursos y procesos de diseño. La Figura 1 muestra el diagrama de bloques del MCP19111 de Microchip. Este controlador híbrido integra un controlador analógico en modo corriente de pico y un pequeño microcontrolador de 8 bit. Al ofrecer regulación de la alimentación en el dominio analógico, el microcontrolador de 8 bit integrado en el MCP19111 proporciona la capacidad de proceso suficiente para supervisar y ajustar las prestaciones del controlador analógico. El MCP19111 integra además los controladores MOSFET de potencia y un LDO de media tensión. Este elevado nivel de integración permite al MCP19111 reducir significativamente el número de componentes externos que se necesitan para la conversión de alimentación y aporta un grado de flexibilidad que no se lograría solo con la conversión de alimentación analógica. Un rango muy amplio de tensiones de trabajo entre 4,5 y32V aumenta todavía más la flexibilidad para el diseñador.La introducción de controladores de conversión de alimentación híbridos o de señal mixta permite a los diseñadores combinar las prestaciones de la conversión analógica y la flexibilidad del control digital a un coste que lo hace accesible para un amplio abanico de aplicaciones. Mientras algunos diseñadores continuarán escogiendo y aceptando las limitaciones de la conversión de alimentación únicamente analógica o digital, otros combinarán lo mejor de ambos mundos al elegir las prestaciones y la flexibilidad de los controladores híbridos. 



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