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Power-Roundtable

Das Überwinden der 100-A-Barriere

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

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Digital Power in dezentralen Stromversorgungen

Mit Digital Power werden komplexe Anforderungen in dezentralen Stromversorgungen adressiert. Wie kann der Digitalanteil dazu beitragen, die steigende Stromdichte auf Leiterplattenebene zu kontrollieren?

Mark Adams: Den größten Mehrwert bietet Digital Power bei der Stabilität und Leistungsfähigkeit der eigentlichen Stromversorgung. Es müssen nicht unbedingt 100 A auf einem kleineren Raum bereitgestellt werden – dies ergibt sich durch das Design der Stromübertragungsleitungen. Digital Power wird aber für geregeltere und genauere 100 A sorgen.

Im Vergleich zu einem Fahrzeug würde dies bedeuten, dass Digital Power der Rechner hinter dem Motor ist, der dessen Leistung unter allen Umständen auf optimalem Niveau hält. Digital Power erweist sich als besonders kritisch, wenn man mit hochzuverlässigen Systemen arbeitet, für die man einen dauerhaft kompensierten Schaltkreis benötigt, um das System bei seiner Spitzenleistungsfähigkeit zu betreiben. Sobald sich die Geometrien und Komplexitäten ändern, ist gut genug nicht mehr länger gut genug.

Chance Dunlap: Einer der wichtigsten Vorteile bei Digital Power ist die Möglichkeit, alle Kleinsignalkomponenten rund um die Stromversorgung zu integrieren. Der Funktionsumfang und die Leistungsfähigkeit werden in den Controller-IC verlagert. Mit dem integrierten Speicher lassen sich mehrere Parameter einstellen und über die PMBus-Schnittstelle dynamisch ändern. Die Systemsteuerung wird damit viel ausgereifter. Das System kann auf Änderungen reagieren und somit den Spitzenwirkungsgrad optimieren.

Patrick Le Fèvre: Energiemanagement und wie die Energie am besten genutzt wird ist entscheidend in der gesamten Industrie. Die herkömmliche Art der Stromversorgung von Leiterplatten ändert sich, weil die Systeme immer komplexer werden. Neben der besseren Schaltsteuerung innerhalb der Leistungsmodule sorgt Digital Power für eine flexiblere und somit weniger komplexe Stromversorgung. Ein Beispiel ist die Versorgung eines Multicore-Prozessors, der eine Core-Spannung von unter 1 V (0,9 V) und einen Strom von 240 A benötigt, der zwischen den vier Cores mit 60 A pro Core verteilt wird. Jeder Core verfügt über seine eigene Stromquelle.

Um eine solche Konfiguration effizient zu versorgen und gleichzeitig Rauschen und Welligkeit zu reduzieren, müssen Stromquellen parallel betrieben werden, um bei geringer Last Phasen zu verteilen, versetzen, auszublenden oder sogar um ungenutzte Cores abzuschalten. Um das auf die herkömmliche analoge oder analog-digital-hybride Art zu lösen, sind viele externe Komponenten und Shunt-Widerstände erforderlich, um den Ausgangsstrom zu messen, was den Wirkungsgrad verringert. Auch zusätzliche Tests und eine Verifikation sind nötig, und die Flexibilität beim Aufrüsten ist begrenzt. Komplexe Versorgungsschemata lassen sich durch digitale POLs mit PMBus-Schnittstelle und einer intuitiven GUI-basierten Software zur Konfiguration aller erforderlichen Parameter einfach erstellen.