Suchen

Digital Power Digitale Stromversorgungen und der PMBus – was bringt’s?

Autor / Redakteur: Hans-Günter Kremser * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

In Laptops, PC & Co. längst etablierte Stromversorgungskonzepte setzen sich zunehmend auch in der Industrie durch. Wir beleuchten die Vorteile von Digital Power und die Möglichkeiten des PMBus'.

Firmen zum Thema

Digital Power und PMBus: Damit haben Sie Ihre Stromversorgung immer voll im Griff.
Digital Power und PMBus: Damit haben Sie Ihre Stromversorgung immer voll im Griff.
(Bild: Texas Instruments, Surinder Singh)

In den technischen Diskussionen mit Kunden wird seit Jahren immer wieder das Thema „Digitale Stromversorgung“ besprochen. Zu den meistgestellten Fragen gehören sicher, welche Vorteile sich ergeben sowie ob und welche anderen Kunden bereits damit arbeiten.

Man ist zwar skeptisch, doch immer mehr Kunden entscheiden sich für eine digitale Stromversorgung und zwar aus folgenden Gründen:

  • FPGA und Prozessor Hersteller fordern eine dynamische Anpassung der Core-Spannungsversorgung AVS (Adaptive Voltage Scaling) oder auch DVS (Dynamic Voltage Scaling). Damit lässt sich die Performance je nach Auslastung steigern bzw. reduzieren, um den Stromverbrauch zu reduzieren um damit die Verlustleistung zu reduzieren.
  • Eine Fernüberwachung der Versorgung ist erforderlich (z.B. bei Basisstationen für die zellularen Netze).
  • Protokollierung der Ströme und Spannungen in den einzelnen Ausgangspannungspfaden ist gewünscht (mehr Informationen erlauben im Fehlerfall eine schnellere Fehlerauswertung).
  • Flexibles Sequencing (Hoch- und Runterfahren der einzelnen Ausgangspannungspfade) während der Prototypen-Entwicklungsphase.

Worin sich die verschiedenen Konzepte unterscheiden

Nun muss man zwischen den verschiedenen Konzepten unterscheiden.

Zum einen werben die Halbleiter-Hersteller für analoge Schaltwandler mit PMBus-Schnittstelle. Man kann nun darüber streiten, ob man diese Wandler als digitale Stromversorgung bezeichnen darf. Digital ist hier lediglich die Kommunikations-Schnittstelle. Es gibt Lösungen für isolierte und nicht-isolierte Stromversorgungen für die gängigen Topologien. Das Portfolio umfasst Wandler mit Current-Mode-, Voltage-Mode-, Constant-Ontime oder D-CAP- (Direct connection to the Output CAPacitor) -Control.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 6 Bildern

Daneben gibt es eine Reihe von Schaltwandlern, ebenfalls mit PMBus-Schnittstelle, wobei bei diesen das Feedback-Signal digitalisiert, die Kompensation mit einem Prozessor oder HW-Block berechnet und das PWM-Signal entsprechend angepasst wird. Der Vorteil dieses Konzepts liegt in der digitalen Kompensation und der weniger starken Abhängigkeit von Temperatur und Alterung. So ist es möglich, etwa bei einem Wechsel von einer induktiven zu einer kapazitiven Last, im Betrieb die Kompensation zu verändern. Auch die Art der Kompensation ist durch Änderung der Koeffizienten z.B. bei dem UCD9244 in einem digitalen IIR Filter 2. Ordnung variabel. Hier kann der Anwender z.B. wählen, ob er bei einem Lastwechsel eine schnellere Regelung der Ausgangsspannung auf den Sollwert bevorzugt oder doch auf Nummer sicher geht und ein Tiefpassverhalten einstellt.

Baustein erfordert keine ­Programmier-Kenntnisse

Wichtig zu erwähnen ist, dass bei diesem Baustein keine Programmier-Kenntnisse nötig sind. Es werden lediglich die Parameter über eine grafische Benutzeroberfläche eingegeben. Natürlich findet man auch komplett prozessorbasierte Stromversorgungen. Hier werden z.B. für die C2000-Prozessoren von TI Bibliotheken mit den entsprechenden Funktionsblöcken bereitgestellt.

(ID:43580482)