Erstes VI-ChiP-Serienprodukt
Vicors Monster-Bus-Converter-Modul
Es hat etwas länger gedauert, als geplant, aber jetzt liefert Vicor: 1,2 kW bei 48 V Ausgangsspannung bedeuten bei einem Wirkungsgrad von bis zu 98 Prozent eine Leistungsdichte von 115 W/cm3 – ein Wert, der den bisheriger Vicor-BCMs verdoppelt und gegenüber Wettbewerbsprodukten bis zu viermal höher ist.
Kein Wunder, dass sich Vicor-Gründer und CEO Patrizio Vinciarelli anlässlich der Vorstellung des ersten VI-ChiP-BCMs sicher ist, »dass Entwickler mit diesem Produkt die von bisherigen konventionellen Lösungen gegebenen Grenzen für die Leistungsdichte überwinden können«. Mit der VI-ChiP-Technologie kommt Vinciarelli seinem Ziel, Stromversorgungslösungen mittels modularer Powermodule aufzubauen, wieder einen Schritt näher: »ChiP maximiert die Performance und minimiert gleichzeitig Entwicklungskosten und Time-to-Market. Daraus ergeben sich herausragende Lösungen mit der Flexibilität und Skalierbarkeit modularer Blöcke.«
All das sollte eigentlich schon seit Sommer 2013 verfügbar sein, doch der Produktionsprozess wies offenbar einige Tücken auf, wie Garry Hill, Director der VI Chip Product Line, jetzt zugab. »Im wesentlich traten die Probleme beim Verguss der Module auf. Wir haben darum unseren Fertigungsprozess verfeinert und können nun Module anbieten, die unseren Zuverlässigkeitserwartungen und denen unserer Kunden entsprechen.«
Bei der im März 2013 auf der Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) vorgestellten VI-ChiP-Technologie geht es darum, dass ein mit Vias ausgestattetes High-Density-Interconnect-Substrat (HDI) von beiden Seiten mittels Wafer-Chip-Scale-Packaging mit Leistungshalbleitern und Kontroll-ASICs bestückt wird. Dann werden auf beiden Seiten magnetische Pads aufgebracht. Im nächsten Schritt wird das so entstandene Gebilde vergossen und in einzelne Wandlermodule zersägt. Die so realisierten Buswandler-Module der Serie BCM380x475x1K2A30 (63 x 23 x 7.3 mm) liefern bei einer nominellen Eingangsspannung von 380 V und einem festen Übersetzungsverhältnis von 1/8 eine isolierte Busspannung von 48 V. Sie arbeiten dabei mit Wirkungsgraden bis 98 Prozent. Bei Eingangsspannungen von 260 bis 410 V erzeugen die BCMs eine Ausgangsspannung von 32,5 bis 51,25 V. Die Wandler arbeiten mit 1,25 MHz. Für 2014 rechnet Hill mit einer Stückzahl im einstelligen Millionenbereich.
Im ersten Schritt werden die BCMs, deren Stückpreis bei OEM-Mengen rund 120 Dollar beträgt, nur als Module mit Pins angeboten. Für die nahe Zukunft kündigt Hill auch SMD-Versionen an. Für Konfigurationen mit mehreren kW Leistung lassen sich ChiP-BCMs auch parallel schalten. In Batterie-Backup-Applikationen und in Bereichen der erneuerbare Energien erlauben sie auch eine bidirektionale Leistungsübertragung. Zu den Standardschutzfeatures der BCMs gehören Unterspannungsabschaltung, Überstrombegrenzung und Schutz vor Kurzschluss und Übertemperatur. Zudem enthalten die ChiP-BCMs auch digitale Telemetrie- und Kontrollfunktionen, die sich nach Kundenanforderungen konfigurieren lassen. Mit beidseitig angebrachten Kühlkörpern von Vicor liefern die ChiP-BCMs ihre Ausgangsleistung von 1200 W bis zu einer Temperatur von +100 °C. Wird das Modul nur auf einer Seite mit einem Kühlkörper versehen, liefert es die 1200 W bis zu +70 °C, bevor Derating einsetzt. Demo-Boards sind bei Digikey, Future Electronics und Vicor ab Lager erhältlich.
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