Wenn DC/DC-Stromversorgungen externe Filter verwenden

Die Filterung von Leistungssignalen ist entscheidend

Die Konstruktion von DC/DC-Stromversorgungen kann viele Formen annehmen, von einem vollständig kundenspezifischen, diskreten Design, das direkt auf einer Leiterplatte integriert wird, bis hin zu einem einfachen Plug-and-Play-Modul, das nur minimale technische und gestalterische Anforderungen stellt. In einem idealen Stromversorgungsdesign hätte das Ausgangsstromsignal keine Varianz in seiner Frequenz oder Größe und würde kein Ausgangssignalrauschen aufweisen. Um diese nahezu „perfekte“ Stromversorgung zu erreichen, wären jedoch große Mengen an Filter- und Spannungsstabilisierungshardware erforderlich, deren Größe und Kosten unerschwinglich wären. Unabhängig von der Stromversorgungsmethodik kann eine gewisse Leistungsfilterung sowohl am Eingang als auch am Ausgang der Stromversorgung dazu beitragen, dass Ihr gesamtes Gerät unter allen Betriebsbedingungen die erwartete Leistung erbringt.

Alle DC/DC-Stromversorgungsmodule verfügen über einfache integrierte Filter, die einige der üblichen Signalabweichungen ausgleichen können und es dem Modul ermöglichen, seine grundlegenden Funktionen zu erfüllen. Die Möglichkeit, eigene externe Filterschaltungen zu verwenden, gibt dem Anwender die Flexibilität, wie streng oder flexibel er die Filterung gestalten möchte, was die Größe, den Preis und das Gesamtdesign eines Produkts erheblich beeinflussen kann.

Einige Anwendungen reagieren beispielsweise sehr empfindlich auf leitungsgebundene EMI, die in industriellen Umgebungen, in denen elektromechanische Geräte stark genutzt werden, oft überhandnehmen. Daher wird ein Entwickler, der solche empfindlichen Komponenten in einer lauten EMI-Umgebung einsetzen möchte, eine umfangreiche zusätzliche Eingangsfilterung vorsehen wollen, um den zuverlässigen Betrieb seines Geräts auch dann zu gewährleisten, wenn die Stromversorgung nicht sauber ist oder es zu Stromausfällen kommt. Andererseits gibt es andere Anwendungen, bei denen der Eingang stabil und rauscharm ist und die integrierten Eingangs- und Ausgangsfilter in den Stromversorgungsmodulen mehr als ausreichend sind, sodass der Stromversorgungsentwickler sowohl Kosten als auch Platz auf der Leiterplatte sparen kann.

Modulare Lösung

RECOM hat die RPX-Stromversorgungsfamilie in seinen Katalog aufgenommen, bei der es sich um hocheffiziente DC/DC-Stromversorgungsmodule mit geringem Platzbedarf handelt, die Entwicklern eine hohe Effizienz bei der Leistungsumwandlung bieten. Die RPX-Serie ist in einer Vielzahl von Konfigurationen und Ausgangsstromstärken erhältlich, aber der eigentliche Wert der RPX-Serie ist die hervorragende thermische Effizienz. Die RPX-Serie verwendet einen Kupfer-Leadframe anstelle einer herkömmlichen internen Leiterplatte, um eine extrem kleine Grundfläche zu erreichen, ohne dabei Kompromisse bei der thermischen Leistung einzugehen.

Das RPX-4.0 hat beispielsweise eine beeindruckende Spezifikation - 3,8 bis 36 V Eingangsspannung, einstellbarer 1 bis 7 V Ausgangsspannung und eine kompakte Grundfläche von 5 mm x 5,5 mm sowie eine geringe Höhe von 4,1 mm - und obwohl es einen Ausgangsstrom von 4 A bei einer so geringen Größe liefern kann, bedeutet das ausgeklügelte interne Wärmemanagement, dass in vielen Fällen keine Zwangsluftkühlung erforderlich ist. Dank des hohen Ausgangsstroms können Anwendungen mit hoher Spitzenlast wie 5G-Modems, elektromechanische Aktuatoren oder Flugdrohnen angemessen mit Spitzenleistung versorgt werden, ohne dass die Ausgangsspannung kurzzeitig aus dem Bereich fällt.

Die 3DPP^®-Gehäuse- und Montagetechnologie (Flip-Chip auf Leadframe) der RPX-Netzteile ist sehr fortschrittlich und macht sie so hocheffizient. Durch Wegfall der internen Leiterplatte erhöht sich die Wärmeleitfähigkeit, und das integrierte Induktionsdesign reduziert die EMI im gesamten Modul durch Minimierung der EMI-Schleifenabstände.

Um eine minimalistische RPX-basierte DC-Stromversorgung zu erstellen, müssen Kunden lediglich zwei externe Kondensatoren und zwei Ausgangsspannungs-Einstellwiderstände hinzufügen. Für anspruchsvollere Anwendungen können zusätzliche Filterkondensatoren und Netzdrosseln am Eingang des RPX-4.0 die abgestrahlte und leitungsgebundene EMI auf Klasse-B-Niveau reduzieren, während die Platzierung eines einfachen LC-Filters am Ausgang die Restwelligkeit und das Rauschen des Leistungssignals weiter reduzieren kann, um busspannungsempfindliche kritische Komponenten wie Mikrocontroller und IoT-Wireless-Lösungen zu versorgen. Das RPX-Evaluierungsboard (RPX-4.0-EVM-1) steht zur Verfügung, um Entwicklern von Stromversorgungen eine einfache Optimierung ihrer verschiedenen Widerstands-/Kondensator- und Steuer-/Sensorkonfigurationen für eine Vielzahl von Anwendungen zu ermöglichen.