(Bild: Rohm)
Isolierte Gleichspannungswandler (Flyback-Converter) versorgen Anwendungen wie Stromzähler, SPS, industrielle Feldbusse und Automationssysteme sowie Gatetreiber für IGBTs und SiC-MOSFETs mit Betriebsspannung. Sie stellen dabei die galvanische Isolation sicher, erhöhen die Sicherheit und verbessern die Störbeständigkeit der Systeme. Applikationen mit mehreren Ausgangsspannungs-Niveaus lassen sich mit ihnen ebenso bereitstellen wie bipolare (positive und negative) Ausgangsspannungen. Industrielle Anwendungen mit hohen Spannungen und Leistungen (darunter Energiespeichersysteme und PV-Wechselrichter) bilden hier keine Ausnahme, sondern stellen wegen der extrem widrigeren Temperaturbedingungen und der Forderung nach langem Dauerbetrieb noch höhere Anforderungen an die Zuverlässigkeit.
Weniger Bauteile und höhere Zuverlässigkeit
Die Serie BD7F kommt ohne Optokoppler und Phasenkompensations-Netzwerk aus, was den Beschaltungsaufwand reduziert. Rohm
Konventionelle Lösungen für isolierte Sperrwandler verwenden im Rückkopplungspfad des Regelkreises Optokoppler und andere Bauelemente. Dies aber bringt Probleme hinsichtlich des Stromverbrauchs und der Zuverlässigkeit sowie in Bezug auf den Platzbedarf und die Lebensdauer mit sich. Dank ihrer Optokoppler-freien Architektur bietet die Serie BD7F die Möglichkeit, die Konstruktion des Übertragers zu vereinfachen und die Kosten zu senken.
Die Zahl der externen Bauelemente halbiert sich beinahe, da weder ein Optokoppler noch ein Phasenkompensations-Netzwerk benötigt wird. Eine größere Energieersparnis sowie mehr Zuverlässigkeit und Miniaturisierung sind das Resultat. Darüber hinaus kommt eine neu entwickelte adaptive Einschaltzeit-Regelung zum Einsatz, die die Lastsprung-Reaktion gegenüber konventionellen isolierten Stromversorgungs-ICs verbessert. Die bei Lastsprüngen auftretenden Spannungs-schwankungen werden auf unter 200 mV begrenzt, was einen zusätzlichen Beitrag zur Zuverlässigkeit leistet. Auch verschiedene Schutzfunktionen sind in allen Mitgliedern der Produktfamilie integriert.
Zur schnellen Funktionsprüfung können Schaltungsentwickler auf das Evaluation Kit BD7F100HFN-EVK-001 zurückgreifen. Es enthält den BD7F100HFN und bietet die Wahl unter sechs verschiedenen Eingangs- und Ausgangs-Konfigurationen. Das Board ist für 24 V Eingangsspannung und 5 V Ausgangsspannung ausgelegt, wobei Ausgangsströme zwischen 13,8 mA und 800 mA eine maximale Ausgangsleistung von 4 W ergeben.
Eine adaptive Einschaltzeit-Regelung begrenzt Änderungen der Ausgangsspannung auf 200 mV – 65 % weniger als bei konventionellen Lösungen. Rohm
Entwicklungsmuster der BD7F-Serie sowie das Evaluation Board sind bereits zum Kauf verfügbar; der 10-W-Typ BD7F200 ist erst ab Oktober 2016 in Produktionsstückzahlen erhältlich, der BD7F100HFN-EVK-001 für 24 V Eingangsspannung und 5 V Ausgangsspannung (max. 800 mA) ab Herbst 2016.
Hochzuverlässige Isolationseigenschaften
Die Regler-ICs der Serie BD7F für isolierte Stromversorgungen sind für Industrieausrüstungen konzipiert, die nach dauerhaftem Langzeitbetrieb unter extremen Bedingungen verlangen. Unter Verwendung modernster BiCDMOS-Leistungsprozesse und proprietärer analoger Schaltungstechnik gelingt ROHM die Detektierung der sekundärseitigen Spannung und Stromstärke von der Primärseite aus. Dies ermöglicht den Verzicht auf einen Optokoppler oder eine dritte Wicklung im Übertrager, die bei konventionellen Konfigurationen benötigt werden. Die Tatsache, dass sich die Zahl der externen Bauelemente hierdurch halbiert, trägt zur Verbesserung der Zuverlässigkeit, zur Energieersparnis und zur Miniaturisierung des finalen Produkts bei.
Zur schnellen Funktionsprüfung können Schaltungsentwickler auf das Evaluation Kit BD7F100HFN-EVK-001 zurückgreifen. Rohm
Verbesserte Lastregeleigenschaften
Konventionelle Regler-ICs für isolierte Stromversorgungen verwenden eine simple Einschaltzeit-Regelung, um die von plötzlichen Änderungen des Laststroms verursachten Schwankungen der Ausgangsspannung zu minimieren.
Die neue adaptive Einschaltzeit-Regelung von ROHM begrenzt diese Änderungen der Ausgangsspannung auf 200 mV, das sind 65 % weniger als bei konventionellen Lösungen (bei 1 A Laststrom und einer Anstiegszeit von 100 µs). Die dadurch erzielte Verbesserung der Lastsprung-Eigenschaften steigert die Zuverlässigkeit beträchtlich.
Evaluation Board zur Performance-Verifikation
Zusätzlich zu den Regler-ICs wird das mit dem BD7F100HFN-LB bestückte Evaluation Board BD7F100HFN-EVK-001 angeboten, mit dem sich die Funktionsweise einer isolierten Stromversorgung mit 24 V Eingangsspannung, 5 V Ausgangsspannung und 800 mA Ausgangsstrom einfach evaluieren lässt. Rohm bereitet darüber hinaus für Oktober 2016 die Einführung CE-zertifizierter Evaluation Boards (BD7F100HFN-EVK-30x) in sechs Varianten vor.
(jwa)
