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Power-Roundtable

Das Überwinden der 100-A-Barriere

2. Juni 2014, 15:56 Uhr | Andrea Gillhuber

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Die besten Techniken mit den besten Technologien

Welche Herausforderungen bringt dieser Trend für die Hersteller von Stromversorgungen mit sich?

Chance Dunlap: Für Intersil bedeutet das die ständige Weiterentwicklung von IC-Architekturen, um Stromversorgungen mit schnellerem Transientenverhalten und verbesserter Regelung bereitzustellen. Dazu zählt zum Beispiel Intersils R4- oder EAPP-Modulatortechnik für Ein- oder Mehrphasen-Anwendungen oder die neue ChargeMode-Regelung für digitale Regelschleifen. Mit der höheren Leistungsfähigkeit geht aber auch die Forderung einher, eine Stromversorgung zu entwickeln, die schneller am Markt und dazu noch hochzuverlässig ist. Der Schwerpunkt liegt daher in der Entwicklung von Produkten, die ein kompensationsfreies System bieten.

Mark Adams: Ein Hersteller von Leistungsmodulen versucht, die besten Techniken mit seinen besten Topologien zu vereinen, um eine fertige Lösung zu bieten, die genau auf die Spezifikationen des IC ausgelegt ist. Die größte Herausforderung für uns ist, einen Schritt vor dem Strombedarf der neuesten IC-Generation voraus zu sein. Chip-Entwickler erstellen Referenzdesigns, um die Core-Spannungsanforderungen zu unterstützen, indem sie auf diskreter Ebene arbeiten. Für sie ist es wichtig, die gefühlten Kosten für die Stückliste niedrig zu halten. Dies funktioniert für die wenigen OEMs, die große Stückzahlen herstellen und über Stromversorgungsentwickler und Halbleiter-FAEs verfügen, die beim Design assistieren. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Kunden, die nicht über diesen Luxus verfügen und sich bei diesem hohen Strombedarf auf Module verlassen müssen. Wir müssen deshalb wissen, wie hoch der Strombedarf sein soll. Ohne diese Information tappen wir im Dunkeln: sind 100 A gefordert, oder doch 120 A? Um diese Herausforderung besser anzugehen, arbeiten wir enger mit unseren Kunden als auch mit den Halbleiterherstellern zusammen, um zukünftige Leistungsanforderungen besser zu verstehen. Damit können wir sicherstellen, dass unsere Produkte diese kritischen Leistungsanforderungen erfüllen.

Patrick Le Fèvre: Multiphasen-POLs sind seit Jahrzehnten auf dem Markt. Aber außerhalb der streng definierten Intel-VRM-Spezifikationen stellen die Leistungsanforderungen für Netzwerkprozessoren eine Reihe von Herausforderungen dar. Dazu zählt die Wahl des besten Controllers, der über neueste Funktionen verfügt, z.B. dynamische Regelkreiskompensation und aktive Stromteilung, und mit dem Board Power Manager kommunizieren kann, um die Spannung zu optimieren und so den Lastbedarf zu erfüllen. Nur wenige Controller erfüllen heute alle diese Anforderungen, aber einige kürzlich eingeführte Halbleiterbausteine bieten interessante Möglichkeiten. Eine weitere Herausforderung ist das Einbinden des PMBus+, der bald zur Verfügung stehen wird und von den Chip-Herstellern ein Update der Firmware erfordert, sobald die endgültige Spezifikation vorliegt. Auch die Frage, wie Boards und Systeme gehandhabt werden, die PMBus-1.2- und PMBus+-Module beherbergen, muss geklärt werden. Es kann sein, dass die Leistungsmodul-Anbieter Dual-Mode-Konformität bereitstellen müssen, was extrem schwierig ist.

Ändert dieser Trend die Art und Weise, wie Sie an die neuen Designs herangehen?

Mark Adams: Auf jeden Fall, denn man kann keine Designs durchführen, die nur 90 % der Bedürfnisse erfüllen, und die restlichen 10 % dem Kunden überlassen. Man muss heute diese sehr anspruchsvollen 10 % selbst lösen und dann herausfinden, wie das Design für die anderen 90 % angepasst wird: entweder durch ein Derivat, bei dem man Leistungseinbußen hinnimmt, oder man macht das Produkt hochwertig und kommerziell rentabel. Da diese Stromversorgungen leistungsgetrieben sind und die hohen Ströme keine Toleranz erlauben, bedeutet das auch das Ende der Stromversorgung als Standardprodukt.

Patrick Le Fèvre: Ericsson begann 2004 mit der Forschung im Bereich Digital Power. Seit der Einführung des 3E-Konzepts (Enhanced Performance, Energy Management und End-User Value) arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen. So entwickeln wir Produkte, die den Anforderungen der nächsten System-/Gerätegeneration gerecht werden. POL-Regelung mit hohen Strömen ist Teil unserer Technologie-Roadmap und entspricht dem, was die Hersteller von Netzwerk-Prozessoren von den Stromversorgungs-Anbietern erwarten. In dieser Hinsicht haben sich unsere Prioritäten nicht geändert. Durch die Einzigartigkeit fortschrittlicher Controller ist es strategisch wichtig, bereits sehr früh in der Entwicklungsphase den richtigen Partner zu suchen und eng mit ihm beim Design zusammenzuarbeiten. Dies sorgt unweigerlich für Abwägungen und Prioritäten bei jedem Hersteller von Stromversorgungen.

Chance Dunlap: Bei älteren Designs wurde ein Kompromiss eingegangen: Um einen stabilen Betrieb zu garantieren, wurden Kompensationsbauteile integriert und eine Abwägung zwischen Bandbreite und Leistungsfähigkeit vorgenommen. Das Gegenteil war dann der Fall: Hochleistungsfähige Stromversorgungen waren komplex und erfordern viel Zeit für das Design und die Optimierung. Da der Markt aber eine einfache Anwendung fordert, reagierte Intersil mit der Einführung neuer ICs, die dieses Paradoxon beseitigen. Der neue Digital-Controller ZL8800 ermöglicht breitbandige Stromversorgungen mit schnellem Transientenverhalten – und das ohne Kompensation. Mit der digitalen Charge-Mode-Regelschleife bleibt die Versorgung stabil, ohne Anpassungen vornehmen zu müssen – auch nicht bei fortschreitender Alterung der Bauelemente.