Bis zu 50 Prozent höhere Leistungsdichte bei gleicher Stellfläche

CUI: Hochleistungsfähiger SEPIC-Wandler der 2. Generation

17. März 2014, 12:49 Uhr   |  Engelbert Hopf

CUI: Hochleistungsfähiger SEPIC-Wandler der 2. Generation
© CUI Inc.

Bei 12 VDC Eingangsspannung, 1 VDC Ausgangsspannung und 50 Prozent Last erreichen die 60-A-PoL-Wandler der NDM3ZS-60-Serie von CUI einen Spitzenwirkungsgrad von 91,3 Prozent. Bis zur Volllast bleibt der Wirkungsgrad bei 88,5 Prozent.

SEPIC-gespeiste Buck-Topologie bietet höhere Leistungsdichte, besseren Wirkungsgrad, schnelleres Transientenverhalten und geringere EMI. Mit dem 60 A PoL NDM3ZS-60 stellt CUI einen neuen Benchmark für nicht isolierte Module mit einer Stellfläche von 33,4 x 7,31 mm auf.

CUI präsentiert mit dem NDM3ZS-60 das erste 60-A-Modul eines nicht isolierten Designs, das auf der hauseigenen, patentierten Solus-Power-Topologie basiert. Dieses Design beinhaltet einen herkömmlichen Buck-Wandler in einem SEPIC-Wandler und ermöglicht so einen SEPIC-gespeisten Buck-Wandler: eine einstufige Topologie mit einem Magnetelement, einem Steuerschalter und zwei Kommutierungsschaltern, die mittels PWM optimal ansteuerbar sind.

Im Vergleich zu herkömmlichen Buck-Wandlern ermöglicht die neue Topologie geringere Spannungs- und Strombelastungen und verringert zusammen mit dem verwendeten GCE-Prozess (Gate Charge Extraction) die Einschaltverluste um 75 Prozent und die Ausschaltverluste beim Steuer-FET um 99 Prozent. Dazu erhöht sich der Spitzenwirkungsgrad auf 91,3 Prozent bei 12 VDC Eingangsspannung, 1 VDC Ausgangsspannung und 50 Prozent Last. Bis zur Volllast bleibt der Wirkungsgrad auf hohen 88,5 Prozent.

Beim NDM3ZS-60 handelt es sich um das erste Modul von CUI mit Intersils neuestem digitalen Leistungs-Controller, dem ZL8800. Seine ChargeMode-Control-Technologie verbessert das Transientenverhalten des Moduls zusätzlich, da auf einen Transienten-Lastschritt mit einem Schaltzyklus reagiert wird. Mit der erforderlichen Zero-Kompensation sorgen die Module für eine automatische, kontinuierliche Abwägung zwischen dynamischer Lastfähigkeit und Systemstabilität.

Betreiben lassen sich die 60-A-Point-of-Load-Wandler mit Eingangsspannungen von 7,2 bis 14 VDC, ihre Ausgangsspannungen sind einstellbar von 0,6 bis 1,5 VDC. Zu den weiteren Funktionen der Module zählen Spannungssequenzierung, Spannungs-Tracking, Synchronisierung und Phasenspreizung, programmierbarer Soft-Start und -Stopp sowie verschiedene Überwachungsfunktionen. Alle Funktionen lassen sich über PMBus-Befehle oder die hauseigene Novum ACE GUI dynamisch programmieren.

Erhältlich ist die Modulreihe in drei Konfigurationen: eine vertikale Durchkontaktierungsversion und eine horizontale Ausführung, die sowohl als Durchkontaktierungsversion wie auch als SMD-Ausführung lieferbar ist. Bezüglich der Stellfläche ist das NDMZ3-60 damit kompatibel zu 40- und 50-A-Digitalmodulen anderer Hersteller. CUI biete damit gegenüber Modulen, die vor drei bis vier Jahren auf den Markt kamen, eine um bis zu 50 Prozent höhere Leistungsdichte bei gleicher Stellfläche.

Derzeit durchlaufen die Module die Sampling-Phase, am Markt erhältlich sein sollen sie Ende des 2. Quartals. Ihr Preis wird sich bei entsprechenden Stückzahlen wohl im mittleren 20-Dollar-Bereich bewegen. Nach Auskunft von Mark Adams, dem Senior Vice President von CUI, ist geplant, die Baureihe nach oben bis unter 100 A auszubauen. Eine Abrundung nach unten macht in seinen Augen nur bis zu einem Wert von etwa 30 A Sinn, »darunter verliert diese Power-Topologie ihre typischen Vorteile gegenüber anderen Schaltungs-Lösungen«.

Wie Adams erläutert, handelt es sich bei den NDM3ZS-60-Modulen um die zweite Generation dieses Typs von Wandlern. »Mit unserer ersten Generation kamen wir genau zu dem Zeitpunkt auf den Markt, als SynQor seine Patentklagen gegen eine ganze Reihe von Buck-Wandler-Herstellern einreichte. Wir haben uns dann für die sichere Variante entschieden und unser Schaltungsdesign noch einmal überarbeitet und befinden uns damit patentrechtlich absolut auf der sicheren Seite.«

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