Power-Tipp Ein Netzteil selber entwerfen und verifizieren

Autor / Redakteur: Bonnie C. Baker * / Kristin Rinortner

Dank der mittlerweile verfügbaren Hard- und Software-Tools ist der Entwurf eines Netzteiles heute zwar anspruchsvoll, aber relativ einfach. In diesem Tipp zeigen wir, wie es geht.

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Bild 1: Layout des Evaluation-Board zum TPS54331
Bild 1: Layout des Evaluation-Board zum TPS54331
(Bild: TI)

Beginnen wir mit dem Design eines Abwärtswandlers. In diesem Beispiel der TPS54331. Der asynchrone Swift-Abwärtswandler mit „Eco-mode“-Option verfügt über einen integrierten High-Side-MOSFET mit geringem RDS(on) und ist für einen Ausgangsstrom von 3 A und eine Eingangsspannung von 28 V ausgelegt.

Um den Wirkungsgrad bei niedriger Ausgangsleistung anzuheben, wird bei Bedarf automatisch der Eco-mode aktiviert, in dem Impulse übersprungen werden. Die Hysterese der eingangsseitigen Unterspannungs-Sperre wird mit einem resistiven Spannungsteiler programmiert.

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Neben dem detaillierten Datenblatt bietet der Hersteller ein Evaluation-Board an, das TPS54331EVM-232. Dieses stellt eine Hardwareplattform (Bild 1) zum Durchmessen und Modifizieren der Schaltung zur Verfügung (Bild 2).

Bevor man sich jedoch endgültig für eine bestimmte DC/DC-Wandler-Schaltung entscheidet, sollte man die Schaltung simulieren. Dazu eignet sich ein Tool wie SwitcherPro. Das Simulationswerkzeug, das als Standalone-Tool in das Webench-Portal integriert ist, erstellt ein Schaltbild für das Netzteil und macht Layout-Vorschläge. Nach dem Start der Software sieht man auf der linken Seite des Fensters die Option „EVM Designs“. Auch das im obigen Beispiel erwähnte EVM zum TPS54331 findet sich in der Liste. Der Layout-Vorschlag für den DC/DC-Wandler TPS54331 ist in Bild 3 zu sehen. Beide Layouts, also sowohl das in Bild 1 als auch das in Bild 3, sind bereits getestet und erprobt.

In der Simulationssoftware lassen sich die Vorgaben an die Schaltung verändern, man kann auch auf einen anderen Baustein wechseln. Dazu muss man nur das EVM-Design kopieren und die Option „Edit Circuit“ wählen. In dieser Darstellung lassen sich die Maximal- und Minimal-Werte für den Eingang des Gleichspannungswandlers verändern und auch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom modifizieren. Zudem stehen die Analysen „General“, „Stress“, „Efficiency“ und „Loop“ zur Verfügung.

Zum Abschluss des Entwicklungszyklusses kann man zum Evaluation-Board zurückkehren, die von der Simulationssoftware vorgeschlagenen Werte eingeben und die neue Schaltung verifizieren. In der Online-Version von SwitcherPro lässt sich die Schaltung auch mit anderen Personen gemeinsam bearbeiten.

* Bonnie C. Baker arbeitet als Senior Applications Engineer bei Texas Instruments in Tuscon /USA.

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