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Neue Wandler für Rechenzentren

Bis zu 1 MHz Schaltfrequenz für 48-V-Power

03. November 2020, 15:26 Uhr   |  Ute Häußler

Bis zu 1 MHz Schaltfrequenz für 48-V-Power
© Renesas

Zusätzlicher Spannungsspielraum in 48-V-Systemen vereinfacht die Entwicklung von robusten Stromversorgungen.

Zusätzlichen Spannungsspielraum für 48-V-Systeme in Telekommunikations- und Industrieanwendungen sowie Rechenzentren versprechen zwei neue 80-V-DC-DC-Controller von Renesas, ein bidirektionaler Buck-Boost-Controller sowie ein Dual-Phase-Buck-Controller.

Der Buck-Boost-Controller ISL81801 arbeitet wie ein »UPS on Chip« (unterbrechungsfreie Stromversorgung), indem der IC einen bidirektionalen Stromfluss (vorwärts oder rückwärts) durch Konstantspannungsregelung und -stromregelung ermöglicht. Dies lässt das Laden oder Entladen einer Batterie oder Superkondensators mit einem einzelnen Controller und einem Leistungspfad zu. Die Kombination aus dem kleinsten Gehäuse (5 mm x 5 mm) und laut Renesas der momentan höchsten Schaltfrequenz der Branche (600 kHz) für 80-V-Buck-Boost-Controller ermöglicht es Entwicklern extrem kompakte und hoch verdichtete Powerlösungen zu realisieren. Der weite Spannungsbereich von 4,5 V bis 80 V ist perfekt für viele Standardanwendungen, wie etwa 48-V-Motorantriebe, Telekommunikations-, industrielle Batteriepuffer- und Solarsysteme.

Weitere Merkmale sind ein weiter Ausgangsspannungsbereich von 0,8 V bis 80 V, ein von 100 kHz bis 600 kHz programmierbare Schaltfrequenz mit phasenverschobener Stromaufteilung und die Messung sowohl des positiven als auch des negativen Spulenspitzenstroms. Zudem besitzt der neue Wandler einen umfangreichen Mehrfachschutz vor Überspannung, Übertemperatur, Begrenzung des Durchschnitts- und Spitzenstroms an beiden Ausgängen, Unterspannungsabschaltung sowie Softstart und »Shoot-Through«-Schutz der MOSFET-Treiber.

Bis zu 1 MHz Schaltfrquenz

Der ISL81802 ist ein synchroner 80-V-Dual-Phase-Buck-Controller mit integrierten Treibern in einem Chip. Er ist der einzige 80-V-Buck-Controller der Branche, der mit einer Schaltfrequenz von 1 MHz arbeitet und durch die Nutzung kleiner Leistungsinduktivitäten kompakte Schaltungen ermöglicht. Für Anwendungen mit höheren Leistungsanforderungen können mehrere ISL81802 parallelgeschaltet und phasenverschoben werden, so dass ein erstklassiges Transientenverhalten erreicht wird. Der ISL81802 kann entweder zwei unabhängige Ausgänge oder einen hochstromfähigen Ausgang bereitstellen. Dies ermöglicht kreativen Entwicklern eine enorme Flexibilität und die Möglichkeit zur Wiederverwendung eines Designs für verschiedene Plattformen. Entweder eine konstante Ausgangsspannung oder einen konstanten Ausgangsstrom zu liefern, ermöglicht ein weites Spektrum von Endanwendungen. Dies reicht z. B. vom LED-Treiber bis zu Lüfterantrieben, um in kompakten Rechenzentren den Luftvolumenstrom zu maximieren.

Der Wandler verfügt über einen großen Ausgangsspannungsbereich von 0,8 V bis 76 V und eine programmierbare Schaltfrequenz von 100 kHz bis 1 MHz. Jeder Ausgang besitzt einen unabhängigen Softstart und eine präzise Steuerung zur Einschaltung der Ausgänge. Auch hier sind ein umfangreicher, mehrfacher Schutz vor Überspannung, Unterspannungsabschaltung, Übertemperatur enthalten, ebenso eine Begrenzung des Durchschnitts- und Spitzenstroms an beiden Ausgängen und der »Shoot-Through«-Schutz der MOSFET-Treiber.

Der neue ISL81801 (80 V) ergänzt die bidirektionalen Buck-Boost-Controller ISL81601 (60 V) und ISL81401 (40 V). Zusammen mit den MCUs und dem Renesas  Power- und Analogportfolio sollen Entwickler die der Batterielebensdauer und Energienutzung ihrer Anwendung deutlich verbessern können. Renesas-eigene Modulationsschemata und Algorithmen von Renesas ermöglichen eine sehr zuverlässige Performance und die Fähigkeit, schnell auf veränderte Lasten mit einer Minimalanzahl von Bauteilen zu reagieren.

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