Mit dem High-Efficiency-AC/DC-Wandler-IC mit integrierter PFC-Steuerfunktion zu einem geringeren Standby-Stromverbrauch.

Mit dem High-Efficiency-AC/DC-Wandler-IC mit integrierter PFC-Steuerfunktion zu einem geringeren Standby-Stromverbrauch.Rohm

Fortschritt, Produktivität und Komfort – die wachsende Anzahl elektronischer Anwendungen lässt den Stromverbrauch steigen. Dagegen hilft, die Energieeffizienz elektronischer Geräte zu verbessern. Sämtliche Spannungsversorgungsmodelle verfolgen das Ziel, die Verlustleistung gering zu halten. Um Designs zu vereinfachen, Prüfbelastungen zu verringern und gegebenenfalls einfache Reparaturen zu ermöglichen, setzt man derzeit in 100-W-Class-Ausstattung, wie großen LCD-TVs, Netzteiladapter ein.

Fortschritte in der Entwicklung

In Geräten über 75 W ist ein PFC-Controller (Power Factor Correction) notwendig, um Oberschwingungen wie Spannungsspitzen des Eingangsstroms oder ein Vielfaches an Strom/Spannung der Grundfrequenz zu steuern.

Auf einen Blick

Konventionelle PFC-ICs haben eine konstante Ausgangsspannung, was zu höheren Schaltverlusten führen kann. Das beschriebene PFC-Steuerverfahren liefert eine an der Eingangswechselspannung optimierte Ausgangsspannung. Dies kann den Wirkungsgrad bei 100-W-Class-Netzteilen um bis zwei Prozent im Vergleich zu festen PFC-Ausgangsmodellen verbessern.

Der PFC-Controller ist eine Steuerung, die zuverlässig Oberschwingungsstrom durch die Sicherung eines Leistungsfaktors (der Stromversorgung) auf nahe eins reduziert. Die Implementierung in Geräte mit 75 W oder mehr ist in Europa verpflichtend. Der Nachteil besteht darin, dass der Einsatz dieses Boundary Conduction Mode (BCM) sich negativ auf die Effizienz auswirken kann.

Bisher kombinierte man einen AC/DC-Wandler mit einem integrierten QR-Controller sowie einer separaten PFC-Schaltung, was beim Bestücken der Leiterplattenfläche und der Stromversorgungsgröße problematisch sein kann. Rohm kündigte nun die Entwicklung eines effizienten AC/DC-Wandlers an, der PFC und QR-Controller (Quasi-Resonanz) in einem Paket integriert; der Baustein BM1C001F eignet sich für 100-W-Class-Ausstattungen wie TV- und Industriestromversorgungen.

Die Effizienz verschiedener Methoden für das Realisieren von 100-W-Ausstattungen im Vergleich.

Die Effizienz verschiedener Methoden für das Realisieren von 100-W-Ausstattungen im Vergleich.Rohm

Gewusst wie

Der BM1C001F verfügt über eine integrierte HV-Starterschaltung für bis 650 V, die trotz hoher Geschwindigkeit wenig Strom verbraucht. Der Baustein ist der erste, der eine On/Off-Funktion oder eine Einstellung aufweist, um ein PFC-Ausgangssteuerungsverfahren in den PFC-Controller zu integrieren. Dies verbessert die Konversionseffizienz bei geringen Lasten und reduziert die Standby-Leistung. Der BM1C001F-IC überwacht die Lastleistung auf der Sekundärseite und schaltet die PFC-Steuerung On/Off, auch in dem Bereich, in der PFC-Kontrolle nicht erforderlich ist (unter 75 W).

Bei den Netzteilen die mit den ICs ausgestattet sind liegt der Wirkungsgrad bei 89 Prozent mit 100 VAC (85 mW) und 89,5 Prozent Wirkungsgrad bei 230 VAC (190 mW).

Der Wandler-IC zeigt bei leichter Last bis 75 W eine verbesserte Effizienz.

Der Wandler-IC zeigt bei leichter Last bis 75 W eine verbesserte Effizienz.Rohm

Die im Juni 2013 in Kraft getretenen internationalen Energiestandards Energy-Star 6.0 fordern einen Wirkungsgrad von 88 Prozent im Standby-Modus. Das proprietäre PFC-Ausgangssteuerungsverfahren erreicht einen hohen Wirkungsgrad, obwohl die Eingangswechselspannungen je nach Land/Region variieren.

Gut geschützt

Der Überspannungsschutz für den PFC-Ausgang schützt die Elektrolytkondensatoren durch Anhalten der Schaltfunktion. Weitere Schutzfunktionen wie Latch-Protection, Büschelentladungs-Schutz, Pro-Zyklus-Strombegrenzung, Softstart und Überlastschutz sorgen für hohe Zuverlässigkeit. Zusätzlich ist ein Quasi-Resonanz-Sperrwandler integriert, der weiches Schalten ermöglicht; er vermindert Schaltverluste und hält die EMI gering.

Das Roadmap und die Spezifikationen des Wandler-ICs.

Das Roadmap und die Spezifikationen des Wandler-ICs.Rohm

Der Controller weist eine höhere Umwandlungseffizienz in Anwendungen mit mittleren Stromstärken auf im Vergleich zu Typen, die mit PWM arbeiten. Außerdem reduziert er das Stromversorgungsrauschen durch Resonanz.

Insgesamt führt ein Zwei-Controller-in-one-Design naturgemäß zu Layout-Verbesserungen. Da sich PFC- und QR-Controller in einem einzigen Gehäuse unterbringen lassen, kann man auf Komponenten in den gemeinsamen Designabschnitten verzichten, was zu einer Teilereduzierung um 20 Prozent gegenüber Varianten mit externen PFC-Schaltungen führt. Der Einsatz von MOSFETs für Schalt- und Stromerkennungswiderstände ermöglicht eine größere Designfreiheit.

Der Text basiert auf Unterlagen von Rohm.