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Application Notes | 30 April 2021
Optimierter Messaufbau einer Spannungsversorgung
Bevor sich ein Entwickler für eine Spannungsversorgung entscheidet wird er diese genau testen wollen.
Das Datenblatt eines Schaltregler ICs gibt viele wertvolle Hinweise dazu, wie sich die fertige Spannungsversorgung verhalten könnte, abschließende Gewissheit zum jeweiligen Verhalten wird noch immer durch das Testen einer Schaltung im Labor erreicht.
Schaltungssimulationen wie beispielsweise mit LTspice sind durchaus sinnvoll und können bei der Schaltungsoptimierung behilflich sein. Eine Simulation ersetzt das Testen von Hardware jedoch nicht. Hierzu sind Einflüsse von parasitären Effekten entweder schwierig abzuschätzen, oder nur aufwändig zu simulieren.
Spannungsversorgungen werden also im Labor gründlich überprüft. Entweder ein selbst entwickelter Prototyp oder in den meisten Fällen ein existierendes Evaluierungsboard vom Hersteller des jeweiligen Spannungsversorgungs-ICs wird hierzu verwendet.
Bild 1. Anschlüsse zum Betrieb einer Spannungsversorgung
Beim Anschluss der zu testenden Schaltung gibt es einiges zu beachten. Bild 1 zeigt den prinzipiellen Testaufbau. Die Spannungsversorgung muss mit einer Versorgungsspannung auf der Eingangsseite sowie einer Last an der Ausgangsseite verbunden werden. Das klingt trivial, im Detail gibt es jedoch wichtiges zu berücksichtigen.
Minimieren der Leitungsinduktivitäten
Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau zum Evaluieren eines Spannungswandlers. Wir wollen das Verhalten der Spannungsversorgungsschaltung testen und nicht den Einfluss der Verbindungsleitungen zwischen dem zu testenden Board und der Laborstromversorgung beziehungsweise der Last am Ausgang. Um die Effekte dieser Verbindungsleitungen zu reduzieren gibt es zwei wichtige Maßnahmen. Zum einen sollten möglichst kurze Verbindungsleitungen verwendet werden. Diese haben geringere Leitungsinduktivität als lange Leitungen. Um die parasitäre Induktivität weiter zu reduzieren muss die eingeschlossene Fläche in den Strompfad minimiert werden. Um dies sicher zu stellen, bietet sich an, die Leitungen miteinander zu verdrillen. Dadurch ist die eingeschlossene Fläche nur noch von der Leitungslänge und der Dicke der Ummantelung der Leitungslitze abhängig. Bild 2 zeigt den Anschluss eines zu testenden Spannungswandlers mit verdrillten Anschlussleitungen zum Reduzieren der parasitären Leitungsinduktivitäten.
Bild 2. Praktischer Betriebsaufbau mit verdrillten, kurzen Leitungen
Bei Spannungsversorgungen mit Schaltreglern hat man sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite AC Ströme. Je nach Schaltungstopologie kann an der Eingangsseite ein gepulster Strom auftreten, beispielsweise bei Abwärtswandlern (Buck-Regler). Zusätzlich muss das Start-Up Verhalten und der Betrieb unter Lasttransienten getestet werden. Unter diesen Betriebszuständen führen die Verbindungsleitungen des Testaufbaus ebenfalls AC Ströme.
Hinzufügen eines lokalen Energiespeichers
Wenn eine Spannungsversorgung darauf getestet wird, wie schnell sie auf Lasttransienten reagieren kann, muss am Eingang der Spannungsversorgung unbedingt genügend Energie zur Verfügung stehen. Die Versorgung der Spannungsversorgung soll nicht der Limitierende Faktor sein. Um dies sicher zu stellen empfiehlt es sich einen größeren ‚Bulk‘ Kondensator direkt an den Eingang der Spannungsversorgung zu setzen. Dieser ist in Bild 1 in grün eingezeichnet. Er stellt sicher, dass Lasttransiententests ordnungsgemäß durchgeführt werden können.
Es ist jedoch darauf zu achten, dass der spätere Einsatz der Spannungsversorgung auch ganz bestimmten Gegebenheiten unterliegt. Man sollte den Effekt des Energiespeichers am Eingang jedoch gut verstehen um die richtige Dimensionierung des Eingangskondensators der Spannungsversorgung sicherzustellen.
Ein weiterer Aspekt des ‚Bulk Kondensators‘ in Bild 1 ist ebenfalls zu berücksichtigen. Wenn Spannungstransienten am Eingang der zu testenden Spannungsversorgung angelegt werden sollen, um das Verhaltender Spannungsversorgung zu testen, würde der Bulk Kondensator die Spannungstransienten deutlich verlangsamen. Bei solchen Tests ist der Kondensator entsprechend zu entfernen.
Selbst bei scheinbar einfachen Aspekten des Entwurfs einer Spannungsversorgung, wie dem Anschließen einer Schaltung auf dem Labortisch, gibt es einiges zu beachten. Werden die Hinweise in diesem Artikel befolgt, steht dem eigentlichen Evaluieren nichts mehr im Weg.
Author: Frederik Dostal [frederik.dostal@analog.com] studierte Mikroelektronik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Er begann seine Arbeit im Power Management Team von © Analog Devices Inc. im Jahr 2001 und war in verschiedenen Positionen tätig. Er kam 2009 zu Analog Devices und arbeitet als technischer Experte für Power Management in Europa.
Bild 1. Anschlüsse zum Betrieb einer Spannungsversorgung
Beim Anschluss der zu testenden Schaltung gibt es einiges zu beachten. Bild 1 zeigt den prinzipiellen Testaufbau. Die Spannungsversorgung muss mit einer Versorgungsspannung auf der Eingangsseite sowie einer Last an der Ausgangsseite verbunden werden. Das klingt trivial, im Detail gibt es jedoch wichtiges zu berücksichtigen.
Minimieren der Leitungsinduktivitäten
Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau zum Evaluieren eines Spannungswandlers. Wir wollen das Verhalten der Spannungsversorgungsschaltung testen und nicht den Einfluss der Verbindungsleitungen zwischen dem zu testenden Board und der Laborstromversorgung beziehungsweise der Last am Ausgang. Um die Effekte dieser Verbindungsleitungen zu reduzieren gibt es zwei wichtige Maßnahmen. Zum einen sollten möglichst kurze Verbindungsleitungen verwendet werden. Diese haben geringere Leitungsinduktivität als lange Leitungen. Um die parasitäre Induktivität weiter zu reduzieren muss die eingeschlossene Fläche in den Strompfad minimiert werden. Um dies sicher zu stellen, bietet sich an, die Leitungen miteinander zu verdrillen. Dadurch ist die eingeschlossene Fläche nur noch von der Leitungslänge und der Dicke der Ummantelung der Leitungslitze abhängig. Bild 2 zeigt den Anschluss eines zu testenden Spannungswandlers mit verdrillten Anschlussleitungen zum Reduzieren der parasitären Leitungsinduktivitäten.
Bild 2. Praktischer Betriebsaufbau mit verdrillten, kurzen Leitungen
Bei Spannungsversorgungen mit Schaltreglern hat man sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite AC Ströme. Je nach Schaltungstopologie kann an der Eingangsseite ein gepulster Strom auftreten, beispielsweise bei Abwärtswandlern (Buck-Regler). Zusätzlich muss das Start-Up Verhalten und der Betrieb unter Lasttransienten getestet werden. Unter diesen Betriebszuständen führen die Verbindungsleitungen des Testaufbaus ebenfalls AC Ströme.
Hinzufügen eines lokalen Energiespeichers
Wenn eine Spannungsversorgung darauf getestet wird, wie schnell sie auf Lasttransienten reagieren kann, muss am Eingang der Spannungsversorgung unbedingt genügend Energie zur Verfügung stehen. Die Versorgung der Spannungsversorgung soll nicht der Limitierende Faktor sein. Um dies sicher zu stellen empfiehlt es sich einen größeren ‚Bulk‘ Kondensator direkt an den Eingang der Spannungsversorgung zu setzen. Dieser ist in Bild 1 in grün eingezeichnet. Er stellt sicher, dass Lasttransiententests ordnungsgemäß durchgeführt werden können.
Es ist jedoch darauf zu achten, dass der spätere Einsatz der Spannungsversorgung auch ganz bestimmten Gegebenheiten unterliegt. Man sollte den Effekt des Energiespeichers am Eingang jedoch gut verstehen um die richtige Dimensionierung des Eingangskondensators der Spannungsversorgung sicherzustellen.
Ein weiterer Aspekt des ‚Bulk Kondensators‘ in Bild 1 ist ebenfalls zu berücksichtigen. Wenn Spannungstransienten am Eingang der zu testenden Spannungsversorgung angelegt werden sollen, um das Verhaltender Spannungsversorgung zu testen, würde der Bulk Kondensator die Spannungstransienten deutlich verlangsamen. Bei solchen Tests ist der Kondensator entsprechend zu entfernen.
Selbst bei scheinbar einfachen Aspekten des Entwurfs einer Spannungsversorgung, wie dem Anschließen einer Schaltung auf dem Labortisch, gibt es einiges zu beachten. Werden die Hinweise in diesem Artikel befolgt, steht dem eigentlichen Evaluieren nichts mehr im Weg.Author: Frederik Dostal [frederik.dostal@analog.com] studierte Mikroelektronik an der Universität Erlangen-Nürnberg. Er begann seine Arbeit im Power Management Team von © Analog Devices Inc. im Jahr 2001 und war in verschiedenen Positionen tätig. Er kam 2009 zu Analog Devices und arbeitet als technischer Experte für Power Management in Europa.
FAULHABER Austria unterstützt Kunden in Ungarn künftig direkt
Seit dem 1. August 2021 hat FAULHABER Austria den Vertrieb und Service für Ungarn übernommen. Damit könnten die Kunden im Nachbarland von der direkten und umfassenden Unterstützung der Spezialisten für Kleinantriebe profitieren.
Sick verstärkt seine Aktivitäten in Bloomington/Minnesota
Die SICK, Inc. hat im South Loop District von Bloomington den Grundstein für den neuen 27 Millionen US-Dollar teuren Campus von SICK gelegt. Durch die Erweiterung sollen bis zu 50 neue Arbeitsplätze geschaffen werden, während die bestehenden Mitarbeiter in Minnesota bleiben.
Einstellung der Verstärkung eines Differenzverstärkers mit fester Verstärkung
Frage: kann bei einem Differenzverstärker mit fester Verstärkung die Verstärkung erhöht werden?
SMT Scharf AG verzeichnet deutlichen Ergebnisanstieg im ersten Halbjahr 2021
Die SMT Scharf AG hat auf Basis vorläufiger Zahlen für das erste Halbjahr ein deutliches Umsatz- und Ergebniswachstum erzielt und passt entsprechend die bisherige Prognose für das Geschäftsjahr 2021 an. Demnach erzielte SMT Scharf in den ersten sechs Monaten des Jahres 2021 auf Konzernebene Umsatzerlöse von 31,4 Millionen Euro (H1 / 2020: 23,6 Millionen Euro)
Pierer und Bajaj starten Vereinfachung der Beteiligung der Bajaj auf Ebene der PIERER Mobility
Die PIERER Mobility AG ist von der Pierer Industrie AG und der PTW Holding AG darüber informiert worden, dass mit Bajaj Auto Ltd. (Indien) und deren Tochtergesellschaft Bajaj Auto International Holdings B.V. ein grundsätzlicher Konsens erzielt worden ist, die Beteiligung der BAIHBV an der KTM AG in der Größenordnung von 46,5 Prozent in die PIERER Mobility AG einzubringen.
Meyer Burger konzentriert asiatische Service-Aktivitäten und trennt sich von Mitarbeitern
Der Verwaltungsrat von Meyer Burger hat beschlossen, seine Service-Aktivitäten zukünftig auf die Standorte Shanghai und Singapur zu konzentrieren. Im Rahmen der Transformation der Meyer Burger Gruppe zum Hersteller von Hochleistungs-Solarmodulen reduziere sich die Nachfrage für das Servicegeschäft für Bestandskunden von Produktions-Equipment.
Neue Fabrik in Polen soll Habia Cable-Produktion erweitern
Nach Erteilung der Baugenehmigung hat Habia Cable den bevorstehenden Bau einer neuen Produktionsstätte in Polen bekannt gegeben. Durch diesen Schritt werde die derzeitige Produktionsfläche von 2.900 auf rund 5.000 Quadratmeter erweitert. Der Schritt eröffne Möglichkeiten für eine weitere Expansion in der Zukunft, heißt es in einer Pressemitteilung.
Schweizer Electronic legt vorläufiges Ergebnis zum ersten Halbjahr 2021 vor
Die SCHWEIZER Gruppe hat nach vorläufigen Zahlen im ersten Halbjahr 2021 einen Umsatz in Höhe von 59,4 Millionen Euro erzielt (erstes Halbjahr 2020: 45,4 Millionen Euro). Dies entspreche einem Umsatzwachstum von +30,9 Prozent im Vergleich zum Vorjahreszeitraum, schreibt das Unternehmen.
Mynaric unterzeichnet Absichtserklärung für Einstieg in den indischen Luft- und Raumfahrtmarkt
Mynaric hat die Unterzeichnung einer Absichtserklärung mit JR Aerospace bekannt gegeben. Mit diesem Schritt soll der Einstieg in den indischen Luft- und Raumfahrtmarkt beschleunigt werden.
CompoTEK bietet ab sofort fortschrittliche und innovative Sensorik aus Deutschland
Blickfeld ist der neue Premium-Partner für LiDAR-Technologie von CompoTEK. CompoTEK und das deutsche Start-Up aus München gehen dafür eine gemeinsame Kooperation ein.
RoodMicrotec veröffentlicht ungeprüften Halbjahresbericht für 2021
Die Gesamteinnahmen des ersten Halbjahres 2021 betragen demnach 7,3 Millionen Euro und liegen damit 36 Prozent über den Gesamteinnahmen des ersten Halbjahres 2020 und 12 Prozent über den Gesamteinnahmen des zweiten Halbjahres 2020. Wie das Unternehmen jetzt mitteilt, ist das Wachstum auf ein insgesamt starkes Lieferniveau sowie einen außergewöhnlich hohen Bedarf von Roh- und Verbrauchsmaterialien für SCM-Projektvorbereitungen zurückzuführen.
Pfeiffer Vacuum Technology AG gibt weitere Erhöhung des Ausblicks bekannt
Nach vorläufigen Zahlen hat die Pfeiffer Vacuum Technology AG im ersten Halbjahr 2021 eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Vorjahr erzielt. Nachdem das erste Quartal 2021 mit einem Rekordumsatz abgeschlossen wurde, habe der Umsatz im zweiten Quartal 2021 gegenüber dem Vorquartal weiter gesteigert werden können, heißt es in einer Mitteilung.
Wie misst man eigentlich den Spulenstrom?
Getaktete Spannungsversorgungen verwenden üblicherweise Induktivitäten zum Zwischenspeichern von Energie.
Volvo Cars übernimmt vollständig chinesische Produktionsstätten und Vertriebsorganisation
Volvo Cars will die Produktion und den Vertrieb in China vollständig in die eigenen Hände nehmen. Der schwedische Automobilhersteller beabsichtigt deshalb, die bislang von der Geely Holding gehaltenen Anteile an den chinesischen Joint Ventures beider Unternehmen komplett zu übernehmen. Das hat Volvo jetzt mitgeteilt.
LPKF legt vorläufiges Ergebnis für erstes Halbjahr 2021 vor
Die LPKF Laser & Electronics AG hat nach vorläufigen Zahlen im zweiten Quartal 2021 bei einem Konzernumsatz von 20,1 Millionen Euro (Q2 2020: 30,5 Millionen Euro) ein vorläufiges Ergebnis vor Zinsen und Steuern im Konzern von rund - 1,7 Millionen Euro (Q2 2020: 5,2 Millionen Euro) erzielt. Das berichtet das Unternehmen in einer Pressemitteilung.
Hexatronic aus Schweden erwirbt Telekommunikationsbereich von REHAU
REHAU verkauft seinen Geschäftsbereich Telekommunikation an das schwedische Unternehmen Hexatronic. Das berichtet das Unternehmen in einer Mitteilung.
Jenoptik erzielt Rekordwerte im 2. Quartal 2021 und erhöht Prognose für das Geschäftsjahr 2021
Der Jenoptik-Konzern hat im 2. Quartal 2021 Rekordwerte bei Auftragseingang, Umsatz und EBITDA verzeichnet. Wie das Unternehmen schreibt, habe sich der Auftragseingang von April bis Juni im Vergleich zum Vorjahreszeitraum fast verdoppelt, der Umsatz legte knapp 30 Prozent zu und das EBITDA rund 120 Prozent.
Landis+Gyr und PSE&G unterzeichnen Vertrag für Advanced Metering
Public Service Electric and Gas (PSE&G) hat mit Landis+Gyr Technology Inc einen 10-Jahres-Vertrag für die Lieferung von 2,3 Millionen intelligenten Zählern, Netzwerkinfrastruktur und zugehöriger Software, die alle mit dem AMI-Netzwerk von Gridstream(R) Connect verbunden sind, unterzeichnet. Dieser Vertrag sei Teil einer umfassenden AMI-Technologie (Advanced Metering Infrastructure) Installation von PSE&G zur Unterstützung des historischen Clean Energy Future Programm von PSE&G im US-Bundesstaat New Jersey, heißt es in einer Pressemitteilung.
Carl Zeiss Meditec AG hebt Ziele für Geschäftsjahr an
Die Carl Zeiss Meditec AG hat nach neun Monaten des Geschäftsjahres 2020/21 einen Umsatz von 1.198,2 Millionen Euro (Vorjahr: 967,9 Millionen Euro) erzielt. Dies entspreche einer Steigerung von +23,8 Prozent gegenüber dem Vorjahr – währungsbereinigt +27,6 Prozent. Das hat das Unternehmen jetzt mitgeteilt.
Intel hat offenbar Kaufinteresse an GlobalFoundries
Die Intel Corp befindet sich offenbar in Gesprächen, um den Halbleiterhersteller GlobalFoundries Inc für rund 30 Milliarden US-Dollar zu kaufen. Das berichtet unter anderem das Wall Street Journal unter Berufung auf mit der Angelegenheit vertraute Personen.
Continental stärkt Softwarekompetenz mit neuem Entwicklungszentrum in China
Continental baut die globalen Aktivitäten im Bereich Software-Entwicklung für die Autoindustrie weiter aus. Das Unternehmen hat im chinesischen Chongqing, im Südwesten des Landes, ein Entwicklungszentrum für Software und Systeme eröffnet. Wie Continental mitteilt, würden damit die lokalen Kapazitäten für die Entwicklung von Software in China erhöht werden.
Jennifer Padberg verstärkt künftig Factronix-Vertrieb
Seit 1. Juli 2021 hat der Systempartner Factronix mit Jennifer Padberg sein Vertriebsteam verstärkt. Padberg wird die im Portfolio
befindlichen Hersteller Aleader Europe und Nikon Metrology und damit den Bereich der Inspektionslösungen betreuen, teilt das Unternehmen mit.
Neuer Eigentümer für Kristallzucht in Eisenach
Die Hellma Materials GmbH, Jena, übernimmt den Bereich der Kristallzüchtung für Germanium von Jenoptik. Ein Vertrag zwischen den Beteiligten ist unterzeichnet worden, heißt es in einer Pressemitteilung.
Taiwan behauptet Vorsprung bei IC-Wafer-Kapazitäten
Prozentual gesehen, hat China den größten Zuwachs bei den Produktionskapazitäten erreicht, liegt aber bei der Gesamtkapazität hinter Taiwan, Südkorea und Japan zurück.
Continental investiert in israelisches Industrie-Sensorik-Start-up Feelit
Continental hat eine Minderheitsbeteiligung an dem Industrie-4.0-Start-up Feelit mit Sitz in Tel Aviv erworben. Über die Höhe der Beteiligung haben beide Unternehmen Stillschweigen vereinbart.
ECARX investiert in Volvo Tochter Zenseact
ECARX investiert in Zenseact: Der private chinesische Anbieter für vernetzte Fahrzeugtechnik beteiligt sich mit 15 Prozent an der auf autonome Fahrsoftware spezialisierten Volvo Tochter. Die Investition beschleunige die weitere Entwicklung autonomer Fahr- und Sicherheitstechnik, heißt es in einer Mitteilung von Volvo.
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