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Bild 3: Ein TV-Netzteil (links) und ein Industrienetzteil (rechts). (Bild: TI)

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Bild 1: Netzteildesign auf der Basis eines diskreten Controller-IC. TI

Wenn Sie je Gelegenheit hatten, den Gesprächen von Entwicklern bei einem Netzteilhersteller zu lauschen, dürften Sie angeregte Debatten darüber gehört haben, ob man ein Netzteil mit mehr als 75 W Leistung besser mit der Topologie von Bild 1 oder jener von Bild 2 entwickelt. Bei Texas Instruments gibt es Befürworter für beide Architekturen und auch Produkte, mit denen sich die Vorteile beider Topologien belegen lassen.

Ungeachtet der Breite und Tiefe des Produkt-Portfolios von TI im Bereich der Kombi-Controller und der Fähigkeit, in den gleichen Lösungen mehr Features unterzubringen, stehe ich doch hinter der Argumentation, dass ein eigenständiger PFC-Controller (Power Factor Correction), an den sich ein eigenständiger Gleichspannungswandler anschließt, langfristig eine unübertroffene Reihe von Vorteilen für Designer bietet, die ein breites Spektrum von Anwendungen speziell für den derzeitigen kostenbewussten Consumer-Sektor entwickeln.

Das Layout

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Bild 2: Netzteildesign auf der Basis eines kombinierten Controller-IC. TI

Die meisten Netzteilentwickler werden berichten, dass das Leiterplatten-Layout derjenige technische Aspekt der Entwicklung ist, der ihnen stets am meisten zu schaffen macht. Und tatsächlich ist ein mangelhaftes Layout die beste Garantie dafür, ein Design scheitern zu lassen. Netzteile gibt es in allen erdenklichen Größen und Formen, und sie erfordern abhängig von den Anforderungen an das Format vielfältige Layout-Überlegungen.

Bild 3 zeigt links ein Referenzdesign für ein schlankes 150-W-Netzteil für ein LED-Fernsehgerät, das an eine bestimmte Größenvorgabe angepasst ist. Wie man sieht, ist zwischen den Bauelementen viel Platz. Die Forderung eines Fernsehgeräts nach einem schlanken Netzteil verlangt außerdem nach einem Layout mit extrem geringer Bauhöhe, sodass die großen Bauteile auf dem Board aussehen wie die Kindergartengruppe meines Sohns während des Mittagsschlafs. Da die PFC- und die LLC-Stufe weit voneinander entfernt angeordnet sind, ist es äußerst schwierig, für einen Kombi-Controller ein optimales Layout hinzubekommen. Bei diskreten Lösungen gibt es dieses Problem nicht, da die Controller stets unmittelbar neben ihren jeweiligen Leistungsbauteilen platziert sind.

In Bild 3 rechts ist das ebenfalls an eine bestimmte Größenvorgabe angepasste Referenzdesign für ein hocheffizientes 350-W-Industrienetzteil zu sehen. Dieses beengte Design sieht von oben eher wie die Innenstadt von Dallas aus als wie eine kostengünstige zweilagige Leiterplatte. Arbeitet man hier mit einem Kombi-Controller, an den alle Signale geführt werden müssen, entsteht die gleiche Problematik wie beim Versuch, für ganz Manhattan einen einzigen zentralen Parkplatz einzurichten, zu dem nur einspurige Straßen führen.

Kein Overkill

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Bild 3: Ein TV-Netzteil (links) und ein Industrienetzteil (rechts). TI

Die Einzigartigkeit der Anforderungen an jedes Netzteil und das Universalkonzept der Kombi-Controller passen einfach nicht zueinander. Es gibt Konstantstrom- und Konstantspannungsnetzteile, einige müssen einen geringen Oberschwingungsgehalt bieten, andere eine geringe Standby-Stromaufnahme, wieder andere sind für konstante Last vorgesehen – aber so gut wie keines muss alle diese Forderungen auf einmal erfüllen. Eine solche Lösung für Ihre Anwendung einzusetzen, könnte sich als Overkill erweisen. („Einige Netzteile sind gleicher als andere.“)

Solange es Netzteile in dieser Vielfalt gibt, wird es auch logische Gründe dafür geben, dass eine Lösung aus zwei ICs die bessere Wahl für Ihre Anwendung ist. Hier eine Übersicht über die Controller, die TI derzeit für diese Applikationen anbietet.

 

 

 

 

 

Ananthakrishnan Viswanathan

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Senior System Engineer, Texas Instruments

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