Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 7 Jahren

8-2016

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Quarze
  • Emv
  • Wireless
  • Messtechnik
  • Bauelemente
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Design Bild 4:

Design Bild 4: 4-A-µModule-Regler mit vier Ausgängen LTM4644 und konfigurierbarem Ausgangsarray sehr wichtig bei der Entwicklung eines Schaltreglers, und viele erfahrene Entwickler haben den charakteristischen Geruch einer brennenden Leiterplatte in den frühen Jahren ihrer Karriere genossen. Wenn die Zeit kurz und/oder die Erfahrung in der Entwicklung einer Stromversorgung begrenzt ist, sparen die sofort einsatzfertigen µModule- Regler Zeit und reduzieren das Risiko für das Programm. Neuere Produkte mit Mehrfachausgängen wurden zur Attraktivität dieser Bausteine hinzugefügt, Bild 4 zeigt die Einfachheit einer Vierkanallösung, basierend auf dem LTM4644, der in ein BGA-Gehäuse mit 9 x 15 x 5,01 mm Kantenlänge eingebaut ist und der, wenn nötig, mit parallel geschalteten Kanälen konfiguriert werden kann. Die Anzahl externer Komponenten reduziert sich auf einen einzigen Widerstand, um die Ausgangsspannung jeden Kanals einzustellen, der von Bulk-Eingangs- und Ausgangskondensatoren ergänzt wird. Ein weiterer Vorteil dieser flexiblen Ausgangskonfiguration ist die Möglichkeit, die Anzahl der Bauteiltypen zu reduzieren, die auf der bevorzugten Bauteilliste des Unternehmens aufgelistet sind, was Ressourcen im Komponenten-Engineering einspart und in steigenden Bestellmengen resultiert. Sicherheits- und Zuverlässigkeitseigenschaften Die Zuverlässigkeit von BTC (Bottom Termination Components) war lange Zeit ein Anliegen der Industrie, und viele In-Haus- Studien wurden von bedeutenden Wehrtechnikunternehmen durchgeführt, um die Umwelteignung von unterschiedlichen BTC- Gehäusetypen zu bestimmen. Linear Technology hat ebenfalls Studien durchgeführt, bei denen hintereinander geschaltete Produkte für viele Tausend Stunden Temperaturzyklen ausgesetzt wurden, um die Zuverlässigkeit der Lötverbindungen zu bestimmen. Seit der Vorstellung des ersten µModule-Reglers, dem LTM4600 im LGA-Gehäuse mit Gold plattierten quadratischen Lötpads, wurde viel Arbeit in die Verbesserung des physikalischen Layouts der Lötpads und interner Entwicklungsfunktionen gesteckt. BGA-Gehäuse wurden eingeführt, und den Kunden wird jetzt die Option SAC305 oder eine SnPb-Ball-Komposition angeboten. Die letztere Option ist der Schlüssel für viele militärische Systeme, bei denen in sehr rauen Umgebungen noch immer der Einsatz von Bleizinn- Komponenten bevorzugt wird, dies gilt besonders für BTCs. Die Entwicklung von sicherheitskritischen Applikationen wurde ebenfalls vom Funktionsumfang neuerer Produkte unterstützt, wenn wir auf den bereits beschriebenen 4-A-Vierfach- µModule-Regler LTM4644 zurückgehen, werden u.a. die folgenden Eigenschaften geboten: Interne Temperaturmessung wird von einem mit einer Diode verbundenen PNP-Transitor mit einem Temperaturkoeffizienten von ungefähr –-2 mV/°C durchgeführt, der mit einem externen A/D-Wandler verbunden werden kann, um die Daten zu liefernn mit denen man das System steuern kann. Übertemperaturschutz überwacht die Sperrschichttemperatur im Modul. Wenn die Sperrschichttemperatur ungefähr 160 °C erreicht, wird der Ausgang solange ausgeschaltet, bis die Temperatur wieder um rund 15 °C gefallen ist. Überstrom- und Überspannungs- Fehlerbedingungen werden von einer internen Schaltung verhindert, die eine Begrenzung des Rückkoppelstroms durchführt und die Rückkoppelspannung des Ausgangs innerhalb eines Fensters von ± 10 Prozent um den Regelungspunkt herum überwacht. Weitere Sicherheitsfunktionen können in der gesamten Produktpalette gefunden werden, wie einstellbare Grenzen für die durchschnittlichen Ein- und Ausgangsspannungen, Über wachung des Ein- und Ausgangsstroms, eine vollständig digitale Schnittstelle und Steuerung mit einem EEPROM auf dem Chip für die Störungserfassung. Zusammenfassung Fortschritte in der Halbleiterund Gehäusetechnik haben zu einer kontinuierlichen Verbesserung von Produkten geführt; im speziellen hat sich dieser Artikel auf Lösungen mit µModule- Reglern fokussiert und wie diese den Entwicklern helfen können, höhere Leistungsziele zu erreichen, bezüglich: • Verbesserungen bei SWaP und Zuverlässigkeit der Lösung, • schnellere Markteinführung mit geringerem Risiko, • optimaler Einsatz von Entwicklungsteams und Support- Ressourcen. ◄ 38 hf-praxis 8/2016

Design Design-Flow für schnellen und erfolgreichen Filterentwurf Bild 1: User-Interface von Nuhertz FilterSolutions Dieser Artikel ist eine verkürzte Übersetzung der Application Note #52 von Isabella Delgado Inc. (Werkstudentin bei Modelithics) mit Unterstützung von Jeff Kahler (Nuhertz Technologies) und Scott Skidmore (Modelithics). Übersetzung durch Achim Baier (TACTRON Elektronik). TACTRON Elektronik ist Partner von Modelithics Inc. und Nuhertz Technologies Bild 2: Ideale Filtercharakteristik Entwickler von HF-Filtern sehen sich im Allgemeinen mit gegensätzlichen Forderungen konfrontiert. Dies macht ihre Realisierung häufig zu einem langwierigen, iterativen Prozess. Bild 3: Simulation mit Berücksichtigung von parasitären Effekten und Interconnects. Die ursprünglichen Design-Kriterien sind als Optimierungsziele ebenfalls übergeben worden In dieser Applikationsschrift wird eine robuste und flexible Methode aufgezeigt, wie diese Aufgabe mit modernen CAD- Hilfsmitteln (Nuhertz Filter- Solutions, NI/AWR Microwave Office und Modelithics Global Models) erfolgreich gelöst werden kann. Filter-Synthese ist auch für einen erfahrenen Entwickler selten ein geradliniger Prozess. Koch- Rezepte aus der einschlägigen Literatur, unter Verwendung der klassischen Topologien, funktionieren fast nur bei recht niedrigen Frequenzen zufriedenstellend. Schon bei Frequenzen ab etwa 100 MHz sind Leitungsgeometrien und parasitäre Effekte (Eigen-Resonanzen, Verluste, usw.) nicht mehr vernachlässigbar. Hier kommen moderne CAD-Tools ins Spiel: Ausgereifte Entwurfs-Werkzeuge wie Nuhertz FilterSolutions (Bild 1) und Simulation-Frameworks wie NI/AWR Microwave Office/ Axiem in Verbindung mit zuverlässigen Bauteilbibliotheken wie Modelithics Global Models. In FilterSolutions gibt der Entwickler die gewünschten Eigenschaften (Bandpass/Tiefpass/ Hochpass, Frequenzen, Sperrdämpfung, usw.) vor und erhält ein Design, welches er direkt nach Microwave Office (MWO) exportieren kann. Die Besonderheit ist, dass Filter Solutions die in MWO verfügbaren Bibliotheks-Bauteile von Modelithics heranzieht und gleichzeitig auch die notwendigen Leitungselemente, Verzweigungen und Bends einfügt. Die Abweichungen (durch Leitungseffekte, Bauteil-Parasitics, usw.) von der idealen Synthese sind auch bei niedrigen Frequenzen schon erkennbar (Bild 2, 3). Beispiel: Niederfrequentes Bandpass-Filter Am Beispiel eines 135-MHz- Bandpass-Filters soll dies ver- hf-praxis 8/2016 39

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel