Entwurf günstiger Multikanal DC/DC-Wandler

mit 1:1 gekoppelten Induktivitäten bei Abwärtswandlern

ANP017

Stromversorgungsschaltungen unterliegen immer einschränkenden Faktoren wie Kosten, verfügbare Leiterplattenfläche, Bauhöhe und dem Wunsch ihre Komplexität zu reduzieren. Die Mehrzahl der heutigen Systeme ist vom Mixed-Signal-Typ. Abgesehen von den einfachsten Fällen benötigen ihre verschiedenen analogen und digitalen Stromkreise für den Betrieb mehrere unterschiedliche Versorgungsspannungen. Eine Möglichkeit, bei einer Stromversorgung weitere Ausgänge ohne zusätzliche Steuer-ICs hinzuzufügen, besteht darin, die Standardspule eines Abwärtswandlers durch eine Induktivität mit mehreren Wicklungen zu ersetzen.

Eine Wicklung erhält ihre Energie vom Abwärtswandler, indem man die in der zweiten Wicklung induzierte Spannung gleichrichtet und filtert kann man auf verschiedene Art und Weisen einen zweiten Ausgang bereitstellen. Abwärtswandler findet man in nahezu jeder Netzteilarchitektur, und eine Spule mit mehreren Wicklungen, die verschiedene Umsetzungsverhältnisse oder sogar mehrere Ausgänge bietet, lässt sich nach Maß fertigen. Im Interesse einer möglichst geringen Komplexität und niedriger Kosten konzentriert sich diese Anwendungsbeschreibung aber auf handelsübliche, 1:1 gekoppelte Induktivitäten. Würth Elektronik eiSos bietet mehrere Baureihen von 1:1 gekoppelten Induktivitäten mit unterschiedlichen Leistungsniveaus und Bauformen an. Viele davon eignen sich für die Erweiterung eines Abwärtswandlers um einen zweiten Ausgang.

Zusammenfassung

Durch die Verwendung einer gekoppelten Induktivität, kann ohne die Kosten eines weiteren vollständigen Schaltnetzteils eine zweite Ausgangsspannung bereitgestellt werden, jedoch sind die Schwankungsbreite der sekundären Ausgangsspannung und der DCM-Schwellwert im primären Stromkreis sind mit rein mathematischen Mitteln schwer vorherzusagen. Erfolgreiche Layouts von 1:1 gekoppelten Abwärtswandlern sollten eingehend über verschiedene Eingangs-, Last- und Temperaturbedingungen hinweg getestet werden. In den meisten Fällen ist die Schwankungsbreite der sekundären Ausgangsspannung zu groß und die Werte für Eingangs- und Lastregelung sind zu hoch, um den Spannungsausgang direkt zu nutzen. Aus allen genannten Gründen wird ein linearer Regler empfohlen, um einen gut geregelten sekundären Ausgang bereitzustellen.

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