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1-2022

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Stromversorgung Diese

Stromversorgung Diese Methode steigert den Systemwirkungsgrad gegenüber einem typischen zweistufigen Baustein (Aufwärtswandler plus Abwärts-/invertierender Wandler) deutlich. Dies weil der Wirkungsgrad im Pass-Thru-Modus, in dem das System die meiste Zeit ist, nahe an 100% liegen kann und die Stromversorgung im Wesentlichen in einen einstufigen Konverter umwandelt. Wenn die Eingangsspannung unter 12 V fällt – z.B. während eines Kaltstarts –, dann fängt der Aufwärtswandler wieder zu schalten an, um V INTER auf 12 V zu regeln. Diese Methode ermöglicht es dem Vierquadranten- Konverter selbst bei schnellen Abfällen der Eingangsspannung, ±10 V zu liefern. Hat die Steuerspannung ihren maximalen Wert – in diesem Fall 1,048 V –, beträgt die Ausgangsspannung des Konverters +10 V. Ist die Steuerspannung minimal (100 mV), dann beträgt die Ausgangsspannung -10 V. Die Steuerspannung in Zusammenhang mit der Ausgangsspannung ist in Bild 3 dargestellt. Dabei ist die Steuerspannung ein 60-Hz-Sinus mit 0,948 V Spitze-Spitze. Die resultierende Ausgangsspannung ist ebenfalls ein 60-Hz-Sinus, jedoch mit 20 V Spitze-Spitze. Der Ausgang wechselt dabei sanft von -10 auf +10 V. In dieser Betriebsart regelt der Vierquadranten-Wandler die Ausgangspannung. Die Ausgangsspannung wird von U1 über R FB an seinem FB-Pin gemessen. Die Spannung wird mit der Steuerspannung verglichen und entsprechend diesem Vergleich wird der Arbeitstakt des Wandlers – d.h. das Gate- Signal von QN1 – justiert, um die Ausgangsspannung in Regelung zu halten. Wenn sich V INTER , CONTROL oder V OUT ändern, wird der Arbeitstakt moduliert, um den Ausgang entsprechend zu regeln. QP1 schaltet synchron mit QN1 zur Gleichrichtung, um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen, wie in Bild 4 gezeigt. Bild 5: Das Wärmebild des Vierquadranten-Konverters bei Betrieb als Stromsenke (umgekehrter Stromfluss). 4,5 A fließen aus einer 12,5-V-Quelle vom V OUT -Anschluss nach V IN Stromaufnahme Strom vom Ausgang V OUT zum Eingang V IN fließen zu lassen, ist wichtig für die Automobilelektronik und einige Audiosysteme. V OUT wird nun als Eingang und V IN als Ausgang bezeichnet. Es werden Anwendungen betrachtet, in denen die Zwischenbusspannung V INTER gleich oder größer als 12 V ist. Während der umgekehrte Strom fließt, regelt der Vierquadranten- Konverter nur den Ausgangsstrom von V OUT nach V IN , nicht aber die Spannung. Der Konverter fühlt den Ausgangsstrom als Spannungsabfall an R S2 in Bild 1 und regelt seinen Arbeitstakt so, dass dieser Spannungsabfall auf einem bestimmten Wert gehalten wird, bei dieser Lösung 50 mV. Da der Vierquadranten-Wandler Spannung auf dem Zwischenbus V INTER generiert, die das spezifizierte Minimum überschreitet, geht der Aufwärtswandler in den Pass-Thru-Modus über, in dem der Top-MOSFET immer eingeschaltet ist und liefert den voreingestellten Wert des Ausgangsstroms mit den kleinstmöglichen Verlusten an die Anschlüsse V IN (load). Zum Test wurde V OUT in der Schaltung von Bild 1 mit einer Laborstromversorgung verbunden, die auf 12,5 V eingestellt war, und V IN belastet, wobei der Strom durch den Wandler auf 4,5 A eingestellt war. Das Wärmebild des Vierquadranten-Konverters ist in Bild 5 dargestellt. Der Aufmacher zeigt den Wandler aus zwei Demo- Schaltungen von ADI. Links der LTC7804 (DC2846A) und rechts der LT8714 (DC2240A). Der Power-by-Linear LT8714 ist ein einfach einzusetzender Vierquadranten-Controller mit synchroner Gleichrichtung und sehr hohem Wirkungsgrad. Der synchrone Aufwärtswandler LTC7804 enthält eine interne Ladungspumpe, die einen effizienten schaltfreien Pass-Thru-Betrieb mit 100% Arbeitstakt ermöglicht. Zusammenfassung Der in diesem Artikel präsentierte Konverter ist eine Hochleistungslösung für eine bipolare, bidirektionale Stromversorgung. Einige spezifische Funktionen tragen zur hohen Leistung der Gesamtlösung bei: die synchrone Gleichrichtung ergibt einen hohen Wirkungsgrad und der einfache spezielle Steuerungsplan vereinfacht es, jeden beliebigen Hostprozessor und externe Steuerschaltungen anzuschließen. Die Schaltung löst das Problem von unstabilen Eingangsspannungen einschließlich schneller Spannungsspitzen und garantiert stabile Ausgangsspannungen bei allen Betriebsarten. Der Autor Victor Khasiev ist Senior Applications Engineer bei ADI mit umfassender Erfahrung in Leistungselektronik. Er hält zwei Patente und hat mehrere Artikel verfasst. Sie beschreiben Aufwärts-, Abwärts- SEPIC-, Positiv-zu-Negativ-, Negativ-zu- Positiv-, Flyback- und Vorwärts- Wandler sowie bidirektionale Backup-Stromversorgungen. Victor unterstützt ADI-Kunden bei Fragen über ADI-Produkte, der Entwicklung und Verifikation von Stromversorgungsschaltungen, Layout der benötigten Leiterplatten, Fehlersuche und beim Test der fertigen Systeme (victor.khasiev@analog. com). ◄ 22 hf-praxis 1/2022

18 TO 45 GHZ 1W Amplifiers For High-Frequency Test Applications Easy to use • Single positive supply voltage design • Wide supply voltage range, 10V to 15V • Optional P SAT control pin • 2.92 or 2.4mm connectors available • Available with and without heatsink Robust design • Built-in over-voltage and reverse voltage protection • Internal voltage regulation and sequencing In Stock! Model Number Freq. Range (GHz) Gain (dB) P SAT (dBm) OIP3 (dBm) Price (ea.) ZVE-453+ 18-45 33 +29 +37 95 ZVE-453G+ 18-45 41 +28 +39 95 ZVE-453HP+ 18-45 39 +31 +40 95 All of the models listed above come with an attached heatsink. To purchase amplifiers without heatsinks, use the following part numbers: ZVE-453X+, ZVE-453GX+, and ZVE-453HPX+. DISTRIBUTORS

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