DPA: DISTRIBUTED POWER ARCHITEKTUREN
DC/DC-LÖSUNGEN, DIE ES AUF DEN PUNKT BRINGEN.
Wie verteilt man Aufgaben am sinnvollsten, um Kosten zu sparen?
In leistungsintensiven und komplexeren Systemen hat sich die Aufteilung der Stromversorgungsaufgaben auf mehrere Module schon lange durchgesetzt. Durch eine ständige Verschiebung der Leistung in Richtung höherer Ströme bei kleineren Spannungen, wobei zusätzlich erschwerend, die nötige Energie in immer kürzeren Zeitspannen zur Verfügung gestellt werden soll, ist eine Universal-Standardlösung nicht denkbar.
Ist Flexibilität der einzelnen Module die Lösung? Oder sind Spezialmodule mit ausgereizten Eigenschaften der Ansatz der Zukunft?
Unsere Module von ARTESYN sind eindeutig auf den zweiten Weg zugeschnitten.
Die verfügbaren Spezialmodule sind für genaue Anwendungsfälle konzipiert worden. Die Flexibilität in der Lösung kommt von demjenigen, der die Module in sein System integriert.
Die ON BOARD-Architektur von Artesyn baut sich wie oben skizziert auf. Die Systemspannung bleibt dabei wie gehabt bei meist 48VDC
12V Zwischenkreis Bus: Weshalb wird gerade ein 12V-Kreis gewählt?
· beim Step-Down mit hohem Hub (z.B. 48V à 3V3) wird viel Verlustwärme frei. Genau das will man aber on Board neben den Leistungskomponenten vermeiden.
· Eine zu geringe Busspannung (z.B. 5V) würde extrem hohe Ströme und damit unhandliche Leitungsquerschnitte und nebenbei unangenehme elektromagnetische Felder on Board zur Folge haben.
· Für 12V als Mittelweg fiel die Entscheidung. Verschiedenste Hersteller führen mittlerweile 12V Bus Produkte. Damit hat sich sozusagen ein Standard entwickelt.
INTERMEDIATE- oder ZWISCHENKREIS BUS KONVERTER:
Wirkt sich ein zusätzlicher Konverter nicht negativ auf Preisgefüge und Wirkungsgrad aus?
· Nur bedingt, in diesem Fall, wird ein kompletter zweistufiger DC/DC-Konverter aufgeteilt in 2 Module. Es werden somit die zwei Hauptaufgaben an zwei getrennten Orten, separat und eigenständig durchgeführt. Der Wirkungsgrad des Buskonverters TQN20 von ARTESYN liegt bei 95%!!!
· Der Intermediate- oder Zwischenkreiskonverter übernimmt die Aufgabe der galvanischen Isolation (2000VDC), und zusätzlich bei Bedarf auch die Verarbeitung eines Weitspannungsbereiches z.B. 36…75VDC (auf Kosten des Wirkungsgrades, der sich so um einen Prozentpunkt vermindert).
· Der Buskonverter sitzt dort, wo die Wärme einfach abgeführt wird. Die nachgeschalteten Module haben um diesen Faktor verminderte Abwärme und kommen dadurch mitten am Board meist mit geringster Luftzirkulation aus.
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POINT OF LOAD Konverter:
er übernimmt die exakte Regelung ohne Isolation. Diesen kann man sich ja eigentlich diskret auch aufbauen, und somit den verfügbaren Platz und die Kosten optimieren!
· Das ist einer der Vorteile, sofern der Strombedarf nicht zu groß ist (bis ca. 3A an der Logikspannung). Die meisten diskret aufgebauten Schaltregler bringen entweder einige Vorteile nicht mit, oder sie sind mindestens genau so groß oder aufwändig von der Kostenseite, wie ein POL-Konverter von der Stange.
· POL-Konverter übernehmen Sequencing und lassen sogar genaue Kontrolle der Anstiegsflanken und mitunter auch noch eine Synchronisierung zu.
· POLs regeln mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300A / us.
· POLs bestechen mit Leistungsdichten von bis zu 25W/cm³.
· Die Bauform wird angepasst geliefert (SMT; THD; vertikal oder horizontal).
· POLs werden in der Produktion unter Volllast Burn-In getestet. Das ist auf einem bestückten Systemboard kaum möglich.
· Der Wirkungsgrad eines POLs liegt meist bei 94% bis 95%.
· Standardplattformen bei POLs ermöglichen echtes „Hersteller-Multisourcing". Dies ist bei diskreten Bausteinen nicht möglich.
DIE PRODUKTE:
IBC: Intermediate Bus Konverter:
Bauform: Quarter-Brick (58 x 37mm / h=11mm max.)
Isolation: 2000VDC
· TQN20-48S12: zur Umsetzung von engen Eingangsbereichen: 43VDC - 53VDC à auf 12V bei bis zu 20A
· TQW14-48S12: zur Umsetzung von weiten Eingangsbereichen: 36VDC - 75VDC à auf 12V bei bis zu 14A
POL: Point of Load Konverter:
Bauform: horizontale oder vertikale Module
in Ausführung SIL oder H mit THD-Pins oder
in Ausführung SMT oder S mit SMD-Pads; SMD-Balls
· C-Klasse: zur Umsetzung von 5V oder 12V à auf 0,9 …bis 3V3 oder 5V.
C - steht hier für kostenoptimierte Computing Applications.
· E-Klasse: zur Umsetzung von 3V3 oder 5V oder 12V à auf 0,8 ...bis 5V.
E - steht hier für Extra Performance in Sachen Wirkungsgrad und Baugröße.
· POLA:zur Umsetzung von 3V3 oder 5V oder 12V à auf 0,8 ...bis 5V.
POLA steht für POINT OF LOAD ALLIANCE, die eine Standardplattform mit größtmöglichem Set an Optionen entwickelte, zur Unterstützung einer breiten Nachfrage an allgemeinen Anwendungen.
· F-Klasse: zur Umsetzung von 3V3...5V oder 12V à auf 0,9V...bis 3V3.
F - steht hier für flinke Regelung von Transienten der Lastseite bis zu 300A/us Regelgeschwindigkeit bei Wegfall einer großen Anzahl von Kondensatoren.
Alle Fragen zu technischen Details richten Sie bitte an
Michael Schrutka, DW 31
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