DC/DC-Controller enthalten aktives EMI-Filter

DC/DC-WANDLER

Eine Serie von DC/DC-Buck-Controllern, die mit einem integrierten aktiven EMI-Filter (AEF) ausgestattet sind, hat Texas Instruments entwickelt. Mit den Bausteinen LM25149-Q1 und LM25149 mit DRSS-Technologie (Dual-Random Spread-Spectrum) lässt sich die Fläche des externen EMI-Filters halbieren und die leitungsgebundene EMI des Stromversorgungs-Designs kann über mehrere Frequenzbänder hinweg um bis zu 55 dBµV verringert werden.

 



Die Eindämmung der elektromagnetischen Interferenzen in Stromversorgungen ist z.B. in Fahrassistenzsystemen (Advanced Driver Assistance Systems, ADAS), Infotainment- und Cluster-Systemen im Automotive-Segment, in der Gebäudeautomation sowie in Aerospace- und Rüstungs-Designs wichtig.

Um sicherzustellen, dass ein Design den Vorgaben für die leitungsgeführten Störgrößen entspricht, kann der externe passive EMI-Filter vergrößert werden, aber dann wird auch die gesamte Stromversorgung größer. Durch die Integration des AEF können die EMI-Normen bei höherer Leistungsdichte eingehalten werden.


Wie werden die leitungsgeführten Störgrößen reduziert?

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 schwächen die leitungsgeführten Störgrößen über mehrere Frequenzbänder hinweg ab. Der integrierte AEF hilft bei der Detektierung und Eindämmung leitungsgeführter Störgrößen im niedrigen Frequenzband von 150 kHz bis 10 MHz. Laut TI können Entwickler dadurch das EMI-Niveau gegenüber einem Design mit deaktiviertem AEF um bis zu 50 dBµV verringern (bei 440kHz 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.

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 des Designs verringert. Wenn es notwendig ist, haben Entwickler 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 sind ab in einem thermisch optimierten, 3,5mm x 5,5mm großen VQFN-Gehäuse (Very thin Quad Flat No-lead) mit 24 Pins verfügbar. Die Preise beginnen bei 1,42 bzw. 1,20 US-Dollar (jeweils ab 1.000 Stück). Das Entwicklungsmodul LM25149-Q1EVM-2100 ist für 75 US-Dollar erhältlich.

Beide Bauelemente sollen vom vierten Quartal 2021 an in Produktionsstückzahlen verfügbar sein. Darüber hinaus sind noch in diesem Jahr 80-V-Produktionsversionen beider Bausteine geplant.

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