Mit den neuen Buck-Controllern von TI lassen sich die Größe und das EMI-Aufkommen von Stromversorgungen für Industrie-und Automobilelektronik optimieren

 

 

07 April, 2021

Dallas (Texas/USA), den 7. April 2021 – Texas Instruments (TI) (Nasdaq: TXN) stellte heute eine neue Familie von DC/DC-Buck-Controllern vor, mit denen Entwickler die Abmessungen von Stromversorgungs-Lösungen reduzieren und ihre elektromagnetischen Interferenzen (EMI) eindämmen können. Ausgestattet mit einem integrierten aktiven EMI-Filter (AEF) und DRSS-Technologie (Dual-Random Spread-Spectrum), bieten die Bausteine LM25149-Q1 und LM25149 den Entwicklern die Möglichkeit, die Fläche des externen EMI-Filters zu halbieren, das Ausmaß der leitungsgebundenen EMI des Stromversorgungs-Designs über mehrere Frequenzbänder hinweg um bis zu 55 dBµV zu verringern oder sich für eine Kombination aus reduzierter Filtergröße und niedrigem EMI-Niveau zu entscheiden. Weitere Informationen finden Sie auf www.ti.com/LM25149-Q1-pr-eu und www.ti.com/LM25149-pr-eu.

Die Eindämmung der elektromagnetischen Interferenzen in Stromversorgungen stellt eine wachsende Herausforderung beim Design dar. Dies gilt insbesondere angesichts des zunehmenden Elektronikgehalts in Fahrassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems – ADAS), Infotainment- und Cluster-Systemen im Automotive-Segment, in der Gebäudeautomation sowie in Aerospace- und Rüstungs-Designs. Um sicherzustellen, dass ein Design den Vorgaben für die leitungsgeführten Störgrößen entspricht, vergrößerte man traditionell die Größe des externen passiven EMI-Filters, was wiederum die Gesamt-Lösungsabmessungen der Stromversorgung erhöhte. Durch die Integration des AEF geben die Buck-Controller LM25149-Q1 und LM25149 den Entwicklern nunmehr die Möglichkeit, die EMI-Normen einzuhalten und gleichzeitig die Leistungsdichte ihrer Designs zu steigern. Über die Funktionsweise eines integrierten AEF informiert der Fachartikel „How to reduce EMI and shrink power-supply size with an integrated active EMI filter”.

 

Reduzierung der leitungsgeführten Störgrößen über das gesamte Frequenzspektrum der Norm CISPR 25 Klasse 5

 

Die strengsten Vorschriften der Industrie für Designs mit niedrigem EMI-Niveau sind die Automotive-EMI-Spezifikationen CISPR 25 Klasse 5 (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques). Die Buck-Controller LM25149-Q1 und LM25149 unterstützen Entwickler bei der Einhaltung dieser Vorgaben, indem sie die leitungsgeführten Störgrößen über mehrere Frequenzbänder hinweg abschwächen. Der integrierte AEF hilft bei der Detektierung und Eindämmung leitungsgeführter Störgrößen im niedrigen Frequenzband von 150 kHz bis 10 MHz. Entwickler können dadurch das EMI-Niveau gegenüber einem Design mit deaktiviertem AEF um bis zu 50 dBµV verringern (bei 440 kHz Schaltfrequenz), während die Reduzierung gegenüber einem Design mit typischem passivem Filter bis zu 20 dBµV beträgt. In beiden Designszenarien hilft außerdem die DRSS-Technologie, das EMI-Niveau in den niedrigen und hohen Frequenzbändern um weitere 5 dBµV zu senken.

Zur weiteren EMI-Reduzierung bieten beide Buck-Controller die Möglichkeit der Synchronisation zu einem externen Takt. Entwickler können hiermit in EMI-sensiblen Anwendungen unerwünschte Schwebungsfrequenzen unterdrücken. Mehr über Techniken zur EMI-Eindämmung finden Sie in dem Whitepaper „Time-Saving and Cost-Effective Innovations for EMI Reduction in Power Supplies”.

 

Kleinere externe EMI-Filter im Verbund mit minimierten Lösungskosten

 

Die Wahrung eines niedrigen EMI-Niveaus in Stromversorgungen und das Erzielen kleiner Lösungsabmessungen schließen sich in getakteten Designs normalerweise aus. Die Buck-Controller LM25149-Q1 und LM25149 aber erlauben es den Designern, anspruchsvolle EMI-Normen zu erfüllen und gleichzeitig die Lösungsabmessungen zu verringern, indem die Fläche und das Volumen des passiven EMI-Filters reduziert werden. Im Vergleich mit konkurrierenden Lösungen können Entwickler für das Frontend-EMI-Filter bei 440 kHz eine maximale Flächenersparnis von nahezu 50 % und eine Volumenreduzierung um über 75 % erreichen. Der integrierte AEF entschärft die Filteraufgaben der passiven Elemente, sodass sich diese kleiner und kostengünstiger ausführen lassen und die Entwickler kleinstmögliche Stromversorgungs-Designs mit niedrigem EMI-Niveau realisieren können.

Eine weitere Anhebung der Leistungsdichte bewirken die Controller LM25149-Q1 und LM25149, indem sie einen versetzten Zweiphasen-Betrieb ermöglichen. Außerdem sind die Bootstrap-Diode, die Regelkreis-Kompensation und die Bauelemente zur Rückführung der Ausgangsspannung integriert, was die Komplexität und die Kosten des Designs verringert. Wenn dies zur weiteren Optimierung ihrer Designs gewünscht ist, haben Entwickler jedoch auch die Möglichkeit, die Rückkopplung und die Regelkreis-Kompensation extern zu implementieren.

 

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preise

 

Vorserien-Stückzahlen der 42-V-Bausteine LM25149-Q1 und LM25149 gibt es ab sofort ausschließlich auf TI.com in einem thermisch optimierten, 3,5 mm x 5,5 mm großen VQFN-Gehäuse (Very thin Quad Flat No-lead) mit 24 Pins. Die Preise beginnen bei 1,42 bzw. 1,20 US-Dollar (jeweils ab 1.000 Stück). Das Evaluation Module LM25149-Q1EVM-2100 kann auf TI.com für 75,- US-Dollar bestellt werden. Auf TI.com stehen mehrere Zahlungs- und Versandoptionen zur Auswahl. TI geht davon aus, dass beide Bauelemente vom vierten Quartal 2021 an in Produktionsstückzahlen verfügbar sein werden. Darüber hinaus plant das Unternehmen, noch in diesem Jahr 80-V-Produktionsversionen beider Bausteine auf den Markt zu bringen.

 

Über Texas Instruments

 

Texas Instruments Incorporated (Nasdaq: TXN) ist ein globales Halbleiterunternehmen. Wir entwickeln, produzieren, testen und verkaufen analoge und integrierte Halbleiter für Industrieanwendungen, die Automobilindustrie, Unterhaltungselektronik, Kommunikationstechnik sowie Unternehmenssysteme. Wir arbeiten mit Leidenschaft daran, Elektronik mithilfe von Halbleitertechnologie erschwinglich und dadurch die Welt besser zu machen. Diese Einstellung leben wir jeden Tag: Mit jedem Innovationszyklus wird unsere Technologie noch platzsparender, effizienter, zuverlässiger und erschwinglicher, sodass Halbleiter überall in der Elektronik eingesetzt werden können. Dies verstehen wir unter technischem Fortschritt, und so arbeiten wir bereits seit Jahrzehnten. Erfahren Sie mehr auf TI.com.

 

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