Steuerung von Stromversorgungen
Digital löst Analog ab
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Per Software konfigurieren
Digital Power hat noch wesentlich mehr zu bieten als nur höhere Leistung und Leistungsdichte. Die Powermanagement- Hardware mit PMBus- Schnittstelle erlauben es, den Gleichspannungswandler bei seiner Montage, während der Entwicklung der Anwendung, im Lager des Distributors, bei der Fertigung des Endsystems und/oder während des Betriebs im Endsystem zu konfigurieren.
Jedes Mitglied der digital geregelten Leistungswandler der 3E-Familie von Ericsson bietet eine Reihe programmierbarer Parameter wie Ausgangsspannung; Ein-/Ausschaltverzögerung zur zeitlichen Steuerung von Lasten, die mehere Versorgungsspannungen benötigen; Einstellung der Spannungs-Anstiegsgeschwindigkeit, um Einschaltstromspitzen zu begrenzen; zur Ermittlung des Spannungs- Toleranzbereiches für Systemtests und verschiedene Schwellenwerte für Alarm- und Fehlerzustände hinsichtlich Überspannung, Übertemperatur und Unter-/Überspannung.
Auch das Antwortverhalten der Regelschleife eines 3E-Digitalwandlers ist einstellbar, um ihn für bestimmte Lastbedingungen und große Ausgangskondensatoren zu optimieren. Bild 3 zeigt, wie sich durch Konfigurieren und Feinjustage der Parameter das Ansprechverhalten der Regelschleife der 3E-Wandler beeinflussen lässt, um das Transientenverhalten zu verbessern.
Entwickler können jeden dieser Parameter über die PMBus-Schnittstelle des 3E-Wandlers zu jeder Zeit programmieren. Die PMBus-Protokolle, die diesen Befehlen zugrunde liegen, enthalten einen Standardbefehlssatz, der optional um kundenspezifische Funktionen erweiterbar ist. PMBus schreibt einen „Set-and-Forget“-Modus vor, über den Entwickler eine Schaltung einmal programmieren. Danach behält sie diese Einstellungen für immer – bis zu einer Umprogrammierung.
Damit ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten, mit denen sich z.B. die Lagerhaltung rationalisieren lässt, da mehrere analog geregelte Festspannungswandler durch einen einzigen programmierbaren, digital geregelten Gleichspannungswandler ersetzt werden können. Der 3E-Wandler arbeitet auch ohne PMBus-Anschluss. Er kann also auch in Baugruppen eingesetzt werden, die keine digitale Kommunikation und kein Powermanagement nutzen.
Ein System, das seine Stromversorgung per PMBus steuert, kann jede einzelne Versorgungsspannung so verwalten, dass der Wirkungsgrad in jedem Lastfall optimal ist und somit seine Gesamtstromaufnahme stets minimal. Das Umprogrammieren der Zwischenkreisspannung im Teillastbetrieb – z.B. von 12 V auf 9 V – reduziert die Verlustleistung in den angeschlossenen POL-Wandlern. Diese dynamische Anpassung der Zwischenkreisspannung ist etabliert und eignet sich vor allem für Systeme mit unterschiedlichen Lastbedingungen. Bei der Verwendung analoger Regel- und Steuerkreise für die Gleichspannungswandler stellt sie allerdings eine Herausforderung bei der Implementierung dar.
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- PMBus ermöglicht schnellen Prototypenbau
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