Power Management

Revolution bei galvanisch getrennten Stromversorgungen

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Einfach zu verwenden, dennoch flexibel

Bild 4: Überblick über die Vor- und Nachteile zwischen primärseitiger und sekundärseitiger Steuerung bei galvanisch getrennten Stromversorgungen
Bild 4: Überblick über die Vor- und Nachteile zwischen primärseitiger und sekundärseitiger Steuerung bei galvanisch getrennten Stromversorgungen
(Bild: ADI)
Obwohl der ADuM3190 aus Bild 3 viele diskrete Bausteine bei einem herkömmlichen Entwurf mit Optokopplern ersetzt, ist die neue Lösung sehr flexibel. Zwei wichtige Leitungspunkte werden aus dem Gehäuse herausgeführt. Zum einen der Knoten zwischen Fehlerverstärker und galvanischer Trennung und zum anderen der positive Eingang des Fehlerverstärkers und der Ausgang der integrierten 1,225-V-Referenz. Am Ausgang des Fehlerverstärkers (comp Pin) lassen sich Bauteile zum Kompensieren der Regelschleife anschließen.

Bild 5: DOSA konforme Konfiguration zum Trimmen der Ausgangsspannung
Bild 5: DOSA konforme Konfiguration zum Trimmen der Ausgangsspannung
(Bild: ADI)
Die herausgeführte Referenzspannung lässt sich einfach durch einen Widerstandsteiler in eine geringere Ausgangsspannung als 1,225 V wandeln. Sie ist günstig, um die Genauigkeit der Ausgangsspannung nach den Regeln der DOSA (Distributed-power Open Standards Alliance) zu erhöhen. Bild 5 zeigt eine entsprechende Schaltung.

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Die Widerstände Rtrim1 und Rtrim2 sind optional. Mit ihnen kann die DC-Regelgenauigkeit der Ausgangsspannung erhöht werden.

Der primärseitige Schaltregler kann auf unterschiedliche Weise angeschlossen werden. Entweder es wird EAout verwendet. Dieser Ausgang kann ±3 mA treiben und erzeugt Spannungen zwischen 0,4 und 2,4 V. Diese Spannungen werden typischerweise zum Ansteuern eines Schaltreglers verwendet.

Anwendungen mit höherer Ausgangsspannung

Für Anwendungen, in denen eine höhere Ausgangsspannung benötigt wird, kann EAout2 verwendet werden. Der Ausgang treibt ±1 mA bei einer Spannung von 0,6 bis 4,8 V. Er wird verwendet, wenn ein Ausgang getrieben wird, der beispielsweise mit einem Pull-Up Widerstand mit einer Spannung von 5 V versorgt wird. Auch andere Architekturen sind möglich. Wenn beispielsweise EAout2 mit einem Pull-Up Widerstand an eine Versorgung von 10 bis 20 V angeschlossen wird, liegt der minimale Ausgangswert bei 5 V. Dies ermöglicht das Ansteuern von Schaltreglern, die eine minimale Spannung von 5 V am Regeleingang (Kompensationspin) benötigen.

Zusätzlich zu dem bereits erwähnten ADuM3190, der für eine Isolation von 2,5 kV konzipiert wurde, wird der ADuM4190 angeboten, der mit einer verstärkten Isolation für 5 kV ausgelegt ist.

Neben dem Einsatz als isolierter Fehlerverstärker kann der ADuM3190 auch eingesetzt werden, um andere analoge Signale bis zu einer Geschwindigkeit von 400 kHz über eine galvanische Trennung zu transferieren. Dies wird beispielsweise zum Übertragen von Zustandswerten bei Motorsteuerungen genutzt.

Genauigkeit und Funktionen einfach prüfen

Bild 6: Evaluierungsboard des ADuM3190
Bild 6: Evaluierungsboard des ADuM3190
(Bild: ADI)
Bild 6 zeigt ein verfügbares Evaluierungsboard des ADuM3190. Es kann verwendet werden, um die Funktion des Bausteines zu testen. Hierbei kann die Genauigkeit des Operationsverstärkers geprüft werden. Es handelt sich um eine viellagige Platine mit separat ausgeführten Masse und Spannungslagen.

Da es sich sowohl bei den Eingängen als auch bei den Ausgängen des isolierten Fehlerverstärkers um Leitungen mit hoher Impedanz handelt, ist es ratsam, den ADuM3190 für einen Funktionstest in einer bestehenden Stromversorgung direkt auf die Platine der Stromversorgung zu setzen. Beim Anschluss des Evaluierungsboards an eine Stromversorgung über Laborleitungen führt das Einkoppeln von Schaltrauschen in die Regelschleife leicht zu Störungen. Zum generellen Funktionstest ist das Evaluierungsboard aber eine große Hilfe.

* Frederik Dostal ist bei Analog Devices im technischen Bereich für Power Management in Industrieanwendungen zuständig.

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