Gastkommentar Jeff Rodriguez, XP Power Analog vs. digital - der Machtkampf geht weiter!

Machtkampf - welcher Weg in der Stromversorgung - digital oder analog?
Machtkampf - welcher Weg in der Stromversorgung - digital oder analog?

Es macht keinen Unterschied, ob Sie Netzteilentwickler sind oder der Systementwickler, der die Netzteilauswahl für das Gesamtsystem vornehmen muss: Es ist ein Dilemma, darüber zu entscheiden, welchen Weg Sie mit der Stromversorgung einschlagen sollen – digital oder analog?

Die gute Nachricht ist, dass, um das Beste von beiden Ansätzen zu erhalten, die Antwort wie so oft in der Mitte liegt. Bei der Entwicklung eines neuen Systems ist eine frühzeitige Definition der Stromversorgung sinnvoll, da in der Vergangenheit der größte Teil der Entwicklung eines Netzteils darin bestand, die erforderliche Leistung in den von den Systementwicklern noch übrig gelassenen Abmessungen unterzubringen.

Heute erwarten Systemingenieure, dass Stromversorgungen mehr bieten als die Bereitstellung einer geregelten Ausgangsspannung, die über verschiedene analoge Schutzmechanismen verfügt. Sie erwarten, dass diese auch Power-Management-Aufgaben übernehmen können; sie wollen mit der Stromversorgung kommunizieren und Informationen in Echtzeit erhalten. Darüber hinaus wird erwartet, die Netzteile mittels digitaler Schnittstellen steuern und überwachen zu können.

Das Überwachen von Spannungs- oder Strompegel, Fehlermeldungen, Alarmen und die zeitbasierte Protokollierung dieser Daten in Echtzeit ermöglicht dem Systemingenieur die Optimierung der Systemlaufzeiten und auch die Minimierung der Stillstandszeiten, da dem mit der Instandsetzung beauftragten Mitarbeiter deutlich mehr Informationen zur Verfügung gestellt werden können.

Die Steuerung in Netzteilen ermöglicht das An- und Ausschalten der Ausgangsspannungen zur Sequenzierung, das Ändern der Parameter wie Ausgangsstrom und Ausgangsspannung oder der Lüfterdrehzahl, um eine Lautstärke-Reduktion und Lebensdauer-Maximierung des Lüfters zu erreichen.

Obwohl die Überwachung und Kontrolle auch mittels analoger Beschaltung realisierbar wäre, finden wir, dass die Umsetzung mittels Digitaltechnik oftmals praktischer beim Design, dem Support, der Implementierung und der Langzeitüberwachung von Stromversorgungssystemen ist. Wenn Sie beabsichtigen, die Überwachung und Steuerung in verschiedenen Bereichen wie Pegel oder Zeiten zu ändern, um diese an die speziellen Anforderungen anzupassen, werden Sie schnell feststellen, dass eine Änderung während der Sys-temevaluierung über eine neue Firmware schneller und einfacher umzusetzen ist, als diese über die erforderlichen Bauteileänderungen vorzunehmen.

Digitales Management ermöglicht es, für ein Update eine neue Software-Version in das Kontroll- und Steuer-IC einzuspielen und zu prüfen, ob die neue Konfiguration arbeitet. Falls nicht, kann wieder recht einfach auf die vorherige Konfiguration umgestellt werden, um mit den daraus erhaltenen Erkenntnissen eine neue Version zu erstellen. Mit Hardware-Änderungen kann keine schnellere und kostengünstigere Anpassung der Systemwerte erreicht werden.

Das Beste aus beiden Welten

Zu Beginn der Digitalisierung bei Netzteilen konzentrierte man sich auf das Steuern der PWM und des Schalttransistors. Obwohl es inzwischen möglich ist, die Hauptparameter eines Netzteils digital zu steuern, und sich dies darüber hinaus als sehr verlockend darstellt, haben wir festgestellt, dass die Vorteile einer umfassenden digitalen Steuerung in den meisten Fällen deutlich geringer sind als die Probleme, welche mit dem Digital Signal Processing (DSP) Design einhergehen.

Analogtechnik ist in der Leistungselektronik der bewährte Ansatz, auf den man sich in der Industrie verlässt, da sie bei Neuprodukten kürzere Designzyklen aufweist, einfacher verfügbar und weniger fehlerbehaftet ist. Wir wollten aber einige der Vorteile nutzen, die wir während unserer Evaluierung der Digitaltechnik bei Netzteilen gesehen haben, und verwenden diese für externe Steuerung und Überwachung.

Die Alarm- und Kontrollsignale sind analog ausgelegt, aber die Schnittstellen sind digital realisiert, um das beste Ergebnis aus beiden Welten zu erhalten.