Bild 3: LPS360-M von Artesyn, neben den Schraubklemmen liegt der Anschluss für die PM-Bus-Kommunikation.

Bild 3: LPS360-M von Artesyn; neben den Schraubklemmen liegt der Anschluss für die PM-Bus-Kommunikation. Emtron

Modifikationen im Netzteilverhalten erfordern bei klassischen Designs immer eine Hardwaremodifikation. Je nach Tiefe des notwendigen Eingriffs müssen Sicherheitszertifizierungen und EMV-Messungen mit mehr oder weniger großem zeitlichem und finanziellem Aufwand wiederholt werden. Durch geschicktes Systemdesign können vielleicht Modifikationen eines Gehäuselüfters auf dem kleinen Dienstweg ermöglicht werden, eine Änderung der lastabhängigen Ausgangsregelung erfordert jedoch den Komponentenaustausch und damit zwingend eine teure Neuzertifizierung. Im Medizinelektronikbereich ist das alles noch viel aufwendiger und teurer als im Industriemarkt.

Durch den Einzug digitaler Signalverarbeitung wird das gesamte Regelverhalten des Netzteils zu einer Softwareaufgabe. Und Software lässt sich ändern, im Nachhinein und sogar im laufenden Betrieb.

Ein im Netzteil integrierter Systemlüfter zum Beispiel bekommt ab Werk seine Steuerkurve mit, die den üblichen Einsatz des Netzteils abdeckt, auf unterschiedliche Lastbedingungen reagiert und die Lebensdauer der zu kühlenden Komponenten möglichst weit ausdehnt. Er wird im Zweifelsfall also eher mehr und häufiger lüften als zwingend nötig, um die Zuverlässigkeit möglichst wenig zu gefährden.

Weicht das Einsatzszenario eines bestimmten Anwenders nun von dem ab, das dem Netzteilentwickler seinerzeit vorschwebte, kann heute problemlos eingegriffen werden. Durch eine einfache Modifikation der im Netzteil abgelegten Firmware kann der Lüfter im standby ausgeschaltet bleiben, bei langsam steigender Last erst später anspringen, dafür aber bei Volllast höher drehen, als es vom Hersteller ursprünglich geplant war. Die Möglichkeiten sind vielfältig.

Bei mehrspannigen (zum Beispiel modularen) Netzteilen kann ein power sequencing eingestellt werden. Das heißt die verschiedenen Ausgänge werden in der vom Benutzer gewünschten Reihenfolge und im zeitlichen Abstand zueinander eingeschaltet. Klassische Netzteile brauchen dafür meist eine externe Beschaltung.

Aber auch die Auswertung ist vielseitiger geworden. Eine herkömmliche Komparatorschaltung gibt lediglich begrenzte Informationen über den von ihr überwachten Wert aus. In der Regel kann nur ausgewertet werden, ob ein Messwert unter- oder oberhalb der des eingestellten Referenzwertes liegt. Ein digitaler Controller überwacht konkrete Messwerte, speichert sie ab für spätere Auswertungen, gibt sie weiter zum übergeordneten Meldesystem und erlaubt eine auf die Messung abgestimmte Reaktion. Die spätere Auswertung dieses Wertes in Verbindung mit einer Vielzahl an anderen Stellen des Systems gemessener Werte erlaubt vielschichtige Auswertungen für Statistik und Ausfallvorhersage und erlaubt, Zusammenhänge aufzudecken, die zu einer Verbesserung des Systemdesigns oder einer ressourcenschonenderen Nutzung führen können.

Befehlssatz nach Bedarf

Für die externe Kommunikation mit der Außenwelt haben sich verschiedene Methoden etabliert. Ein weit verbreiteter Standard ist dem im Industrieumfeld seit Jahrzehnten etablierten I²C-Bus angelehnt. Der speziell für die Stromversorgungshersteller und -anwender entwickelte PM Bus setzt auf dieser Zweidrahtschnittstelle auf und stellt herstellerübergreifend ein festgelegtes Protokoll sowie einen standardisierten Befehlssatz zur Verfügung, gibt aber dem einzelnen Hersteller noch Freiheiten in der Nutzung reservierter Bereiche des Adressraums.

Je nach Leistungsklasse und Zielmarkt kann jeder Stromversorgungshersteller den Umfang des von ihm bereitgestellten Befehlssatzes festlegen. Bei kleineren Open-frame-Netzteilen (Bild 3) sind nur wenige Betriebsparameter für die Überwachung auszulesen, ein komplexes modulares Netzteil hingegen muss in seiner Applikation nicht nur viel mehr eingehende Werte verarbeiten, sondern auch auf Änderungen in seinem Umfeld aktiv reagieren können.

Durch Auswahl der für das jeweilige Netzteil benötigten Funktionen können für jedes Produkt Rechenleistung, Prozessorklasse und Speichergröße maßgeschneidert ausgewählt werden. So ist es möglich, auch Netzteile im kleineren Leistungsbereich mit digitalen Fähigkeiten auszustatten, ohne ihren Preis durch überdimensionierte Rechentechnik in uninteressante Regionen zu treiben. Dabei gilt: Ob Minimal- oder Vollausstattung – die Registeradressen und Befehle sind bei allen Modellen eines Herstellers gleich. Der Systementwickler muss sich nur einmal mit der Struktur vertraut machen.

Auf der nächsten Seite werden Anwendungsbeispiele beschrieben

Seite 2 von 3123