Entwicklung leistungsstarker isolierter DC/DC-Leistungsstufen mit diskreten Bauteilen

Isolierte Point-of-Load-Stromversorgungen lassen sich jetzt noch flexibler integrieren. RECOM bietet seine Stromversorgungs-Komponenten nun sowohl in diskreter Form als auch als vollständig integrierte Module an. Die Entscheidung „selbst entwickeln oder kaufen“ ist stets Teil eines komplexen Stromversorgungs-Designs: Ingenieure müssen entscheiden, welche Systeme oder Subsysteme als Standardprodukte verfügbar sind und welche eine kundenspezifische Implementierung mit diskreten Komponenten erfordern.

RECOM bietet seit über 50 Jahren eine breit gefächerte Auswahl an isolierten Stromversorgungsmodulen für die Leiterplattenmontage an. Mit der Einführung der diskreten Versionen gewinnen Entwickler nun mehr Flexibilität, um Lösungen auf ihre spezifischen Design-Anforderungen zuzuschneiden.

Isolierte DC/DC-Stromversorgungen sind ein wichtiger Bestandteil heutiger komplexer Elektroniksysteme. In der industriellen Automatisierung, Robotik, kommerziellen Kommunikation und anderen anspruchsvollen Anwendungen kommen häufig Subsysteme für Kommunikation, Sensorik und Steuerung zum Einsatz, die mit anderen Spannungspegeln arbeiten als die DC-Hauptgleichstromschiene. Diese Subsysteme müssen oft galvanisch von der DC-Hauptschiene getrennt sein; sie profitieren von einer präzisen, stabilen Regelung innerhalb der Schaltung, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Bislang hatten Entwickler dieser Systeme kaum eine andere Wahl, als ein vorgefertigtes Modul zu integrieren, um diesen Bedarf zu decken.

Die Nutzung von Modulen bietet folgende Vorteile:

• Vormontierte, einsatzbereite Lösung
• Verkürzte Design-in-Zeit
• Vollumfassende Begleitdokumentation und Zertifizierungen
• Niedrigere Gesamtkosten (TCO) bei kleineren Stückzahlen

Bei höheren Stückzahlen (in der Regel bei mehr als 50.000 Einheiten) oder bei kritischen und nicht standardmäßigen Anforderungen ist jedoch eine diskrete Lösung die bessere Wahl. Ein kundenspezifisches Design bietet mehr Optionen bei Ein- und Ausgängen sowie bei der Isolation, einschließlich mehrerer Ausgangsspannungen. Darüber hinaus erhöht ein kundenspezifisches Design die Flexibilität beim PCB-Layout. Dieser Beitrag behandelt die wichtigsten Überlegungen, sobald die Entscheidung gefallen ist, eine eigene isolierte DC/DC-Stromversorgung zu entwickeln, bei der diskrete Stromversorgungs-Komponenten von RECOM zum Einsatz kommen.

Kleine isolierte DC/DC-Netzteile sind ein wichtiger Bestandteil der meisten komplexen Designs. Die galvanische Trennung unterbricht Masseschleifen, verringert die Störabstrahlung des Systems und schützt die gesamte Anwendung vor einem Systemausfall, falls in einem einzelnen Teilsystem ein Fehler auftritt. So werden beispielsweise Sensoreingänge häufig galvanisch getrennt, damit keine externen Spannungen und keine elektrischen Störsignale in die Anwendung gelangen. Darüber hinaus kann die Isolation eine Sicherheitsanforderung sein, um den Benutzer vor einem Stromschlag zu schützen, falls ein Eingangskabel oder ein Sensor mit einer gefährlichen Spannung in Kontakt kommt.

Bis vor kurzem war ein vollständig isoliertes Versorgungsmodul die gängigste Designlösung. Module beanspruchen jedoch festen Platz auf der Leiterplatte, sind bei höheren Stückzahlen teurer und erfordern unter Umständen einen zusätzlichen Bestückungsvorgang. Weil RECOM jetzt einzelne Power ICs und SMD-Transformatoren in diskreter Form sowie einen schnellen Service für die kundenspezifische Entwicklung und Fertigung von Transformatoren anbietet, ist die direkte Integration einer isolierten DC/DC-Stromversorgung in das Design eine praktikable Option.

Der diskrete Ansatz bietet Ingenieuren mehr Platz auf der Leiterplatte, geringere Kosten bei höheren Stückzahlen und größere Flexibilität bei der kundenspezifischen Anpassung. Diskrete Lösungen können mehrere Ausgangsspannungen, unterschiedliche Spannungspegel und eine höhere Strombelastbarkeit bereitstellen. Zudem bieten sie eine Flexibilität beim Leiterplattenlayout, die mit einem vorgefertigten Modul nicht möglich ist.

Eine der ersten Entscheidungen betrifft die Wahl der Topologie für die Stromversorgung. Die drei gängigsten Varianten sind dabei Push-Pull, Full-Bridge (Vollbrücke) und Flyback.

RECOM bietet Transformator-Treiberchips für alle drei Topologien an. Die Chips kommen in den DC/DC-Wandler-Leistungsmodulen von RECOM zum Einsatz und haben sich daher in der Praxis bewährt. Sie verfügen über eine lange Erfolgsgeschichte im industriellen Einsatz.

RVP6501 im Fokus

Eines der beliebtesten isolierten DC/DC-Designs basiert auf dem Industriestandard 6501 Power IC. Der Chip blickt auf eine lange Geschichte zurück und bietet einen zuverlässigen Betrieb, weist jedoch einige Einschränkungen auf. RECOM hat kürzlich mit dem RVP6501 ein aktualisiertes, pin-kompatibles Nachfolgebauteil vorgestellt, das gegenüber dem etablierten Standardbauteil einige Verbesserungen aufweist.

Der neue RVP6501 ist der logische Nachfolger und eine zweite Bezugsquelle für den etablierten Push-Pull-Transformator-Treiber 6501. Während der 6501-Typ aufgrund seiner weiten Verbreitung und Langlebigkeit eine gängige Wahl für das Design von Stromversorgungen ist, bietet der neue RVP6501 volle Kompatibilität und gleichzeitig wesentliche Verbesserungen. Der RECOM-Chip arbeitet mit einer Versorgungsspannung von 2,8V bis 6V und verträgt Eingangsspannungsspitzen von bis zu 10V. Über seinen gesamten Betriebsbereich hinweg liefert er konstant 500mA und übertrifft damit den 6501-Typ, der bei 5V einen Strom von 300mA und bei 3,3V lediglich 150mA liefert.


Der RVP6501 verfügt über ein „Make-before-Break“-Schaltverhalten und ermöglicht die Erfassung von Gate-Spannungen. Diese Funktion passt die ...