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Digital Power für höchste Ansprüche

24. Januar 2017, 10:26 Uhr | Von Chance Dunlap, Director Infrastructure Power bei Intersil

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Digitale Modulationstechnik

Entscheidend beim ZL8802 ist die eigens entwickelte digitale Modulationstechnik. Ein fortschrittlicher Digital-Controller muss drei wesentliche Anforderungen erfüllen: eine ausreichend hohe Bandbreite bereitstellen; idealerweise kompensationsfrei arbeiten; ein Schalten mit festen Frequenzen unterstützen. Die digitale Spannungsregelung des ZL8802 ermöglicht eine hohe Bandbreite über die ChargeMode-Regelungstechnik.

Spannungs- oder stromgeregelte Hysterese-Controller bieten traditionell das beste Regelkreisverhalten – allerdings mit dem Nachteil, bei unterschiedlichen Frequenzen zu schalten. Modernes Telekommunikations-Equipment, das mit Digital-Power-Controllern ausgestattet ist, erfordert einen Betrieb mit fester Frequenz, um eine genaue Überwachung des Störspektrums in Endanwendungen sicherzustellen. Der ZL8802 erfüllt diese Anforderungen mit seinen digitalen Modulations- und Kompensationstechniken. Die digitale Modulationstechnik erlaubt es dem Controller, auf Spannungsabweichungen in einem einzigen PWM-Schaltzyklus zu reagieren. Der ZL8802 tastet den Fehler ab und berechnet das Modulationssignal mehrere Male innerhalb einer Schaltperiode. Damit verringert sich die Gruppenlaufzeit, was wiederum für eine sehr hohe Bandbreite sorgt.

Genialerweise muss der ZL8802 nicht den Wert des Ausgangskondensators kennen. Stattdessen nutzt er digitale Algorithmen, um die richtigen Einstellungen vorzunehmen – selbst für die Stabilität.

Damit lässt sich die Kapazität verringern, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist – und es steht ein kompensationsfreies Design zur Verfügung. Die Reaktionsgeschwindigkeit des Controllers stellt sicher, dass auf jedes veränderte Verhalten durch Transienten problemlos reagiert werden kann und die Stabilität erhalten bleibt sowie Ringing (gedämpftes Schwingen) oder Überschwingen minimiert werden. Die Vorteile auf Systemebene bestehen darin, dass Entwickler nicht länger durch die Auswahl der Leistungselektronikbausteine eingeschränkt sind. Der Controller beseitigt darüber aber auch Probleme, die mit der Bauteilalterung oder Umgebungseinflüssen einhergehen, da der digitale Regelkreis ständig überwacht und Änderungen berücksichtigt.

Konfigurieren, Überprüfen und Überwachen

Ein weiterer Vorteil des vollständig digitalen Regelkreises besteht darin, dass er kompatibel zu einer benutzerfreundlichen und leistungsfähigen grafischen Benutzeroberfläche (GUI) ist. Die PowerNavigator Software ermöglicht das einfache Konfigurieren, Überprüfen und Überwachen mehrerer Bausteine über einen PC mit USB-Schnittstelle. Über eine einfache GUI lassen sich alle Funktionen einer digital geregelten Stromversorgung einfach ändern. Mithilfe dieses Tools können Entwickler die Stromversorgungsarchitektur einrichten, Spannungsschienen und die Stromteilung definieren, eine ereignis- oder zeitbasierte Sequenzierung einrichten, die Hardware und Fehler überwachen sowie Projekt- und Konfigurationsdateien abspeichern.

Fazit

Leistungsdichte, Transientenverhalten und Wirkungsgrad sind die Hauptanliegen der Entwickler von Stromversorgungen, die die neuesten FPGAs, Prozessoren und ASICs in IoT-Cloud-Computing-Servern und Telekommunikations-Equipment versorgen sollen und. Digital geregelte PWM-DC/DC-Controller wie der ZL8802 bieten ein hervorragendes Einschwingverhalten und die Möglichkeit eines kompensationsfreien Designs. Somit kann der Entwickler zwischen dynamischer Leistungsfähigkeit und dauerhafter Systemstabilität einfach Kompromisse schließen.