Rohm
PFC- und Flyback-Referenzdesign für Stromversorgungen
Das neue Referenzdesign von Rohm (REF67004) steuert mit einer einzigen MCU zwei häufig verwendete Arten von Stromwandlern in Verbraucher- und Industrie-Stromversorgungsanwendungen: PFC (Power Factor Correction) im kritischen Durchlassmodus und quasi-resonante Flyback-Wandler.
Das Referenzdesign ist Teil der LogiCoA Stromversorgungslösung von Rohm, die auf einer Hybridsteuerung aus analoger und digitaler Technik basiert. Sie kombiniert eine analog gesteuerte Leistungsstufe mit den Silizium-MOSFETs und Gate-Treiber-ICs von Rohm mit einer digital gesteuerten Stromversorgungsschaltung, die auf der energieeffizienten LogiCoA MCU basiert.
Analog gesteuerte Stromversorgungen werden häufig in industriellen Anwendungen mit kleiner bis mittlerer Leistung eingesetzt, beispielsweise in Industrierobotern und Anlagen zur Halbleiterfertigung. Aufgrund der steigenden Anforderungen an höhere Zuverlässigkeit und präzisere Steuerung wird es jedoch immer schwieriger, die Markterwartungen mit rein analogen Konfigurationen zu erfüllen. Vollständig digitale Stromversorgungen bieten zwar eine präzisere Steuerung und größere Flexibilität, ihre Verbreitung im Bereich kleiner bis mittlerer Leistungen ist jedoch aufgrund der hohen Kosten und des hohen Stromverbrauchs digitaler Controller begrenzt.
Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat Rohm die LogiCoA-Stromversorgungslösung entwickelt. Dabei handelt es sich um einen hybriden Ansatz, der die Vorteile analoger und digitaler Steuerung vereint. In Kombination mit ROHMs leistungsstarken, energieeffizienten LogiCoA-MCUs wird eine einfache Steuerung verschiedener Stromversorgungstopologien ermöglicht. Als ersten Schritt hat Rohm das Evaluierungs-Referenzdesign REF66009 vorgestellt. Anwender können damit die LogiCoA-Stromversorgungslösung anhand einer nicht isolierten Abwärtswandler-Schaltung erkunden. Darauf folgte die Einführung des REF67004, eines Referenzdesigns, das sowohl PFC- als auch Flyback-Wandler umfasst – Topologien, die häufig in Verbraucher- und Industrieanwendungen zum Einsatz kommen.
Das neu vorgestellte REF67004 ist ein Referenzdesign, das den Wechselstrom-Eingang mithilfe eines CCM PFC-Wandlers anhebt und anschließend über einen quasi-resonanten Flyback-Wandler eine geregelte 24-V-Gleichspannung ausgibt. Zu den Merkmalen gehört eine Kalibrierungsfunktion, die Schwankungen in den Eigenschaften externer Komponenten ausgleicht, sodass die LogiCoA-MCU eine hochpräzise Spannungsregelung und Überstromschutz durchführen kann. Dies verringert den Designspielraum und ermöglicht damit die Auswahl kompakterer (stromsparender) Leistungsbauelemente und Induktivitäten, was letztlich zu einer verkleinerten Leiterplattenfläche und verringerten Gesamtsystemkosten beiträgt.
Das REF67004 verfügt über eine Protokollierungsfunktion, mit der die LogiCoA-MCU Betriebsdaten wie Eingangs-/Ausgangsspannung, Strom, Temperatur, Systemstatus vor dem Herunterfahren sowie die kumulierte Betriebszeit, im integrierten, nichtflüchtigen Speicher speichern kann. Diese Daten lassen sich analysieren, um die Ursache von Stromausfällen schnell zu ermitteln. Mithilfe von Beispielprogrammen, darunter das Betriebssystem RMOS (Real-time Micro Operating System), das auf der Website von Rohm verfügbar ist, können darüber hinaus verschiedene Leistungssteuerungsparameter und Betriebsdatenverläufe einfach über UART (mit einem Signalumwandler) von einem PC aus konfiguriert und ausgelesen werden. Eine praxisnahe Evaluierung ist mit der Referenzdesign-Platine LogiCoA003-EVK-001 möglich.
Entwicklungsunterstützung für LogiCoA-MCUs
Die LogiCoA-MCUs basieren auf einem proprietären 16-Bit-RISC-CPU-Kern von Rohm. Sie werden vollständig von einer integrierten Entwicklungsumgebung und Emulator-Tools unterstützt.