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Der steigenden Energiedichte zu Leibe rücken
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Digitale Regelung
Ein dritter Aspekt beim PoL-Design ist natürlich die richtige Performance, und zwar für das Einschwingverhalten, und hier ist die digitale Regelung klar im Vorteil. Die digitale Regelung ermöglicht eine Anpassung der Regelschleife in Echtzeit auf die momentane Last. Darüber hinaus hat eine digitale Regelung den Vorteil, dass sie Funktionen wie dynamische Spannungsanpassung, Frequenzverschiebung, Phase-Dropping und On-the-Fly-Konfigurationen ermöglicht. Die digitale Regelung kann außerdem dem Hauptprozessor Einblick in die PoL-Performance liefern und eine deutlich größere Kontrolle über das gesamte System verschaffen. Die Einführung einer digitalen Regelung basiert auf der digitalen Signalverarbeitung mit fortschrittlichen Algorithmen wie Fourier-Transformationen, wodurch ausgeklügelte Filter implementiert werden können – was mit einer analogen Regelschleife sehr schwierig oder gar nicht möglich wäre. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ansätzen wird in den Bildern 2a und 2b dargestellt. Die Kompensation mit zwei Nullstellen und zwei Polen in Bild 2a umfasst einen Tiefpassfilter mit einer Polstelle, der in Analogtechnik realisiert wurde.
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Die Regelschleife in Bild 2b nutzt einen A/D-Wandler mit Überabtastung bei einer Abtastrate, die hoch genug ist, um die Phasenverzögerung oder Gruppenlaufzeit vernachlässigen zu können (die Sample-Rate ist n x FSW, wobei n >> 1 ist). Die Überabtastung ermöglicht es, eine Kompensation zu realisieren, die ein ähnliches Frequenzverhalten wie die Kompensation in Bild 2a bezüglich Schleifenverstärkung und Phase aufweist. Der Vorteil des digitalen Ansatzes erlaubt es, einen FIR-Ripple-Filter mit niedriger Latenz zu integrieren, so dass es möglich ist, dass das Nachschwingen komplett unterdrückt werden kann. Das führt dazu, dass das Nachschwingen um mehr als 20 dB reduziert wird, ohne zusätzliche Verzögerungszeiten in Kauf nehmen zu müssen, trotz höherer Verstärkung und höherer Bandbreiten.
Jian Yin ist Senior Applications Engineering Manager bei Intersil.
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