DC/DC-Wandler mit NexFET-Power-MOSFET erhöht den Wirkungsgrad

Anbieter zum Thema

TRACO ELECTRONIC GMBH

Bicker Elektronik GmbH

RECOM Power GmbH

Texas Instruments Deutschland GmbH

Anwenderprogrammierbarkeit bringt große Flexibilität

Diese Wandler bieten mit ihren zahlreichen anwenderprogrammierbaren Funktionen ein hohes Maß an Flexibilität. Dazu zählen die Softstart-Funktion (über den Kondensator am Pin EN/SS), der Überstromschutz (OCP) mit einstellbarem Schwellenwert (über den Widerstand am Pin LDRV/OC) und die Schleifenkompensation. Im Normalbetrieb wird der mit dem Widerstand vorprogrammierte OCP-Spannungswert mit dem Spannungsabfall über dem leitenden Synchrongleichrichter-MOSFET verglichen, um festzustellen, ob ein Überstromzustand vorliegt. Wenn das der Fall ist, dann wechselt der Wandler in einen Hickup-Modus, in dem er so lange immer wieder einen Neustart herbeiführt, bis der Fehlerzustand behoben ist.

Bekanntlich steht all den Vorteilen einer Spannungswandlung mit Schaltreglern auch ein potenzielles Minus gegenüber, nämlich die Störungen, die aus den hohen dv/dt- und di/dt-Werten der Schaltimpulse resultieren. Wenn die traditionellen Technologien zur Dämpfung der Störungen nicht ausreichen, um den nötigen Störabstand zu gewährleisten, ist die dafür nötige Senkung der Energie möglicherweise mit der FSS-Funktion erreichbar. So lässt sich bei Verwendung eines Bausteins aus der TPS40303x-Familie die FSS-Funktion aktivieren, indem die Pins BP und EN/SS über einen Widerstand mit einem Wert von 267 kΩ (±10% Toleranz) verbunden werden.

In diesem Fall wird die Frequenz des internen Oszillators über ein Fenster von mindestens 12% gespreizt, indem sie mit einer Frequenz von 25 kHz dreieckförmig moduliert wird. Durch dieses Modulieren der Schaltfrequenz entstehen Seitenbänder. Dabei wird die Energie der Grund-Schaltfrequenz und ihrer Oberwellen auf kleinere Abschnitte des Spektrums verteilt, die um viele Seitenbandfrequenzen herum verstreut liegen. Dieser Effekt senkt den Spitzenwert der Störungen erheblich, sodass mit dem resultierenden Emissionsspektrum die EMV-Standards wesentlich leichter eingehalten werden können. Durch Aktivieren dieser Funktion lässt sich die EMV-Energie bei den höheren Frequenzen um bis zu 10 dB reduzieren.

Das Sequencing und der Pre-Bias-Startup

Die meisten Prozessor- und FPGA-Hersteller veröffentlichen Richtlinien zum Prozes-sorkern-Timing und zur Einschaltabfolge (das Sequencing) der I/O-Ports. Hat der Entwickler die Anforderungen an das Timing eines Systems festgelegt, so kann er sich an die Auswahl einer geeigneten Realisation begeben. Für das Ein- und Ausschalten einer Multirail-Spannungsversorgung gibt es verschiedene Methoden, beispielsweise das sequentielle, ratiometrische oder simultane Sequencing. Außerdem erfordern viele Anwendungsfälle, dass der Wandler das Einschalten auch bei anliegender Ausgangsspannung (Pre-Bias-Startup) unterstützt.

Das sequentielle Sequencing ist in Fällen anwendbar, in denen zwischen dem Einschalten der Prozessorkern-Betriebsspannung und dem Einschalten der I/O-Betriebsspannung ein kurzes Zeitintervall liegen muss. Diese Einschaltvorgänge können in beliebiger Reihenfolge ablaufen. Beim TPS4030x lässt sich dieses Verhalten am einfachsten bewerkstelligen, indem der Pin PGOOD eines Wandlers mit dem Pin EN/SS des anderen Wandlers verbunden wird.

Um ein ratiometrisches Sequencing zu implementieren, kann man einfach die EN/SS-Pins zweier oder mehrerer Wandler miteinander verbinden. Diese simple Technik gestattet es, einen gemeinsamen Softstart-Kondensator aus mehreren Stromquellen aufzuladen. Auf diese Weise verwenden alle Wandler dieselbe Rampe und erreichen zum selben Zeitpunkt ihren stabilen Regelzustand.

(ID:25563460)