Programm Schaltnetzteiletag 2023

In getakteten Stromversorgungen ist eine Vielzahl von Komponenten unterschiedlichster Form, Größe und Funktion vorhanden. Manche Netzteile kommen mit 25 Bauteilen aus, andere mit 1.000 und mehr. Je geringer die Anzahl, umso multifunktioneller müssen die Komponenten „wirken“. Nicht alle Bauteil-Merkmale sind in den Datenblättern auf Anhieb ersichtlich. Einige dieser Besonderheiten werden im Vortag erläutert. Zudem geht es um die Herausforderungen der Entwickler schlanke, jedoch gute, und jahrelang funktionssichere Netzteile zum attraktiven Preis zu entwickeln.

Im Vortrag wird auf die typischen Messungen an Schaltnetzteilen eingegangen. Hierbei werden die dort auftretenden Herausforderungen aufgezeigt und mögliche Lösungsansätze dargestellt. Dies beinhaltet die geeignete Wahl des Messgerätes und des Zubehörs, sowie Tipps zur richtigen Messung.

Um eine immer höhere Leistungsdichte und Effizienz über alle Betriebsbedingungen hinweg zu erreichen, setzen Konstrukteure zunehmend auf digitale Stromversorgungen. Sobald ein Mikrocontroller in das Design integriert ist, um die digitale Rückkopplungsschleife und die Betriebseigenschaften interaktiv zu überwachen und anzupassen, ist es relativ einfach, eine externe Schnittstelle für Steuerungs-, Überwachungs- und Alarmfunktionen hinzuzufügen.

Es stehen mehrere Steuerbusprotokolle zur Verfügung - eines wurde jedoch von Anfang an speziell für die Verwendung mit Netzteilen entwickelt - das Power Management oder PM-Bus.

Diese Präsentation behandelt die Grundlagen des PM-Bus-Konzept, seine Vor- und Nachteile und wie es verwendet werden kann, um eine Smart Schaltnetzteil in das System zu integrieren.

Getaktete Spannungswandler werden bei fast allen elektrischen Anwendungen eingesetzt. Diese bieten viele Vorteile, wie beispielsweise eine geringe Baugröße und eine hohe Wandlungseffizienz. Leider erzeugen solche Spannungswandler aber auch Störungen durch ihre Taktung. In den meisten Anwendungen müssen diese Störungen minimiert werden, damit unterschiedliche Grenzwerte unterschritten werden. Bei manchen Anwendungen müssen diese Störungen so klein wie möglich gemacht werden, damit die Qualität der Anwendung nicht darunter leidet. Beispielsweise ist dies der Fall beim Versorgen von PLLs (Phased Locked Loops), VCOs (Voltage Controlled Oscillators), Funkanwendungen und noch vielem anderen.

Dieser Vortrag erklärt die Ursachen der generierten Störungen eines Schaltreglers und zeigt Wege auf, diese zu minimieren.

Flexible Eingangsbereiche über AC (230 V) und DC (28 V) auf Hochspannung transformiert übertragt 3,3 KW über 3,3 km mit Wandlung am Ziel auf AC (230 V) oder DC (28 V)

Anhand von Transformatoren, mit und ohne Luftspalt, werden die Betriebsarten von Durchfluss- und Sperrwandler erläutert. Grenzwerte werden anhand von Normen erläutert. Komponenten für die Messung und deren Kalibrierung werden beschrieben. Abschließend werden EMV Messungen an einem Schaltregler beschrieben. 

Parasitäre Kopplung (Power-to-Control Crosstalk, PCC) in Schaltnetzteilen (SMPS) kann von den Koppel-Kapazitäten des PCB-Layouts dominiert werden. PCC wird durch scheinbar harmlose Elemente des Stromrichterdesigns begünstigt, wie z.B. die Pinbelegung des Steuerchips, die Verteilung der Masseflächen und die Auslegung der Regelung. In diesem Vortrag wird gezeigt, wie die PCC auf der Leiterplatte von Stromrichtern mit Hilfe von FEM-Simulationen analysiert werden kann, da die Auswirkung der Kontaktierung bei Messungen PCC-Phänomene verursachen, welche die Ursachen erhöhter elektromagnetischer Emissionen im Regelbetrieb überdecken. 

Die Effekte werden anhand des TI-PMLK BUCK Testboards analysiert und diskutiert. Das Layout des ursprünglichen TI-PMLK BUCK-Designs wurde mit Hilfe des PathWave PEPro Simulators analysiert, indem die Ports am SW-Knoten und COMP-Knoten platziert wurden, um die Layout-Kopplungskapazität zu berechnen. Mithilfe des Simulators wurden optimale Designlösungen untersucht, mit denen sich die negativen Auswirkungen des PCC auf die SMPS-Funktionalität minimieren lassen. Verschiedene Anordnungen wurden simuliert und die Ergebnisse mit Messungen verglichen.

Nachhaltig – ein häufig kommunizierter Wert von vielen Unternehmen. Schaltnetzteile haben jedoch nicht immer so eine weiße Weste, wie uns Hochglanzbroschüren der Hersteller glauben lassen wollen, denke man z.B. an Konflikt-Kobalt oder die E-Schrott-Deponien in Afrika. Dieser Vortrag zeigt auf, wie mehr Nachhaltigkeit durch gute Schaltnetzteil- und Komponentenauswahl erreicht werden kann. Der Zuhörer erhält am Ende eine Checkliste zur Auswahl eines nachhaltigen Lieferanten.