Embedded-Systeme für multiple Anwendungen

23. August 2006, 16:47 Uhr |
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<p>Schnelle Reaktion auf Marktveränderungen mit nur einfachem Austausch von Hardwarekomponenten und ohne Änderung der Software ermöglichen die Embedded-PCs der GEME-Serie (General Embedded Machine Engines).

Die neuen 1,1-A-LDOs LT3080 mit drei Anschlüssen von Linear Technology lassen sich parallel schalten und erlauben damit die lineare Regelung von mehreren Ampere auf oberflächenmontierten Leiterplatten ohne Kühlkörper. Der Eingangsspannungsbereich liegt zwischen 1,2 V und 40 V, die Drop-out-Spannung bei nur 300 mV bei voller Last. Die Ausgangsspannung lässt sich über einen einzigen Widerstand zwischen 0 V und 38,7 V einstellen.

Schnelle Reaktion auf Marktveränderungen mit nur einfachem Austausch von Hardwarekomponenten und ohne Änderung der Software ermöglichen die Embedded-PCs der GEME-Serie (General Embedded Machine Engines). GEME-4000 ist mit einem Ultra-Low-Voltage Celeron M (1 GHz) und die GEME-5000 mit dem Ultra-Low-Voltage Pentium M (bis 1,4 GHz) bestückt. Beide Embedded-PCs mit 2 x USB 2.0, 1 x RS232/422/485, 10/100-LAN, 2 x Firewire (IEEE1394), CompactFlash und zwei EIDE-Ports sowie allen gängigen PC-Schnittstellen ausgerüstet. Alle Anschlüsse und Bedienelemente sind von vorne zugänglich. Erweiterungen werden über den PC/104- oder den PMC-Steckplatz (32 Bit, 33 MHz) angebunden.

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Komplexe ICs wie Prozessoren, DSPs, FPGAs und SoCs benötigen Spannungen von unter 1,2 V. Künftig werden die Spannungen noch weiter sinken. Herkömmliche LDOs geraten hier an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit.

Denn eigentlich hat sich seit 1976 nicht viel geändert. Damals kam der erste einstellbare LDO mit drei Anschlüssen auf den Markt, der LM317 von National Semiconductor. Über zwei externe Widerstände lässt sich seine Spannung zwischen 1,2 und 40 V einstellen. Er erreicht eine Drop-Out-Spannung von 3 V, einen Ausgangsstrom von 1,5 A und verfügt über eine gut gesteuerte, über die Temperatur konstante Strombegrenzung. Damit stellte der LM317 1976 gegenüber den früheren fest eingestellten LDOs mit schlechter Strombegrenzung einen Durchbruch dar.

Seitdem hat sich nicht viel geändert. Auch moderne Typen wie etwa der LT1086 können Ausgangsspannungen von 1,2 V nicht unterschreiten, reduzieren aber die Drop-Out-Spannung von 3 V auf 1,5 V.

Weil die herkömmlichen LDOs die Anforderungen, die die neuen IC-Generationen stellen, nicht erfüllen können, haben die Anwender bisher Schaltregler eingesetzt. Sie können niedrigere Ausgangsspannungen liefern und sie entwickeln sehr viel weniger Wärme. Diese Vorteile müssen die Anwender allerdings über höhere Kosten und höhere Komplexität bezahlen.

Zudem entfällt ihr eigentlicher Vorteil, einen höheren Wirkungsgrad zu bieten, wenn nur kleine Spannungsstufen umgesetzt werden sollen. Ist etwa die Wandlung einer Spannung von 1,8 auf 1,5 V erforderlich, so ist ein Schaltregler weniger effizient als ein LDO.

Außerdem produzieren die Schaltregler notwendigerweise Ausgangs-Ripple. Auch wenn sich die Hersteller Mühe geben, diesen Ripple in engen Grenzen zu halten – schon heute ist er bereits für einige Anwendungen zu hoch. So akzeptieren die seriellen Interfaces von FPGAs die Ausgangswelligkeit der Schaltregler nicht, weshalb die Hersteller den Einsatz von LDOs fordern. Weil aber FPGAs einen Strom von 3 bis 4 A benötigen, sind zwei bis drei LDOs erforderlich.

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Um höhere Ausgangsströme zu erreichen lassen sich mehrere der neuen LDOs parallel schalten.

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