Variables Multiphasen-Konzept für automobile Anwendungen
Leistung ohne Ende
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Leistung ohne Ende
Die zentrale Steuerung des Multiphasenwandlers wird durch eine Multiplexer- und Bias-Management-Einheit gebildet, welche die Verteilung der Steuersignale, der Referenzspannungen, der Kompensationsströme und der Statusmeldungen auf die Einzelphasen in der richtigen zeitlichen Reihenfolge gewährleistet. Ein zentraler Taktgenerator stellt dazu einen hochfrequenten Master-Takt bereit, der durch eine digitale Phasenregelschleife (PLL, Phase Locked Loop) synchronisiert wird. Die Frequenz des digitalen PLL-Oszillators wird mittels eines externen Widerstandes eingestellt und entsprechend der Konfiguration des Wandlers digital geteilt und den einzelnen Phasen zugeordnet.
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Als Schaltelemente der neun Wandlerphasen werden externe n-Kanal Leistungs-MOSFETs eingesetzt. Die Wandlertopologien Boost, Buck und SEPIC können bei Verwendung von zwei oder drei Ausgängen beliebig kombiniert werden. Da jeder Ausgang über eine eigene Regelschleife verfügt, ist die Stabilität einer solchen Anordnung auch unter schwierigsten Lastbedingungen gewährleistet.
Die Architektur des Controllers mit externen Leistungs-FETs ermöglicht die Anpassung an einen weiten Leistungsbereich. Bei Aufteilung in zwei oder drei Ausgänge kann jeder Leistungsteil separat versorgt werden, auch mit unterschiedlichen Betriebsspannungen, solange die Versorgung des Controller-IC sichergestellt ist, etwa über eine einfache Diodenverknüpfung der Betriebsspannungen. Auf diese Weise lässt sich die Ansteuerung mehrerer Lasten nur durch Anlegen der entsprechenden Spannungen steuern.
Mit den Vorteilen eines Multiphasensystems für die Bereitstellung hoher Leistungen bei hoher System-Schaltfrequenz bis zu 4,5 MHz ergeben sich kleinste Abmessungen, die Verwendung ausschließlich von SMD-Bauelementen auch für Spulen und Kondensatoren und eine außerordentlich hohe Leistungsdichte bei hoher Zuverlässigkeit und gutem Wirkungsgrad. Die Ergebnisse der Simulation eines 9-Phasen-Wandlers für eine Ausgangsleistung von 400 W zeigen dies anschaulich (Bild 4).
- Leistung ohne Ende
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