Kleinere Stromversorgungen mit dennoch niedrigem EMI-Niveau: Die DC/DC-Buck-Controller liefern Entwicklern aus Automotive und anderen Branchen neue Möglichkeiten.

Bild: Texas Instruments

Industrie- und Automobilelektronik Buck-Controller mit integriertem EMI-Filter erlauben kleinere Stromversorgungen

07.04.2021

Mit den eigenen Angaben zufolge ersten DC/DC-Controllern mit integriertem Aktiv-EMI-Filter bietet Texas Instruments jetzt eine Lösung, durch die Entwickler die Designs ihrer Stromversorgungen kompakter auslegen können. Sowohl Anwendungen in der Industrie als auch der Automobilbranche sollen sich so optimieren lassen.

Texas Instruments hat eine neue Familie von DC/DC-Buck-Controllern vorgestellt. Die Bausteine LM25149-Q1 und LM25149 sind mit einem integrierten aktiven EMI-Filter (AEF) und DRSS-Technologie (Dual-Random Spread-Spectrum) ausgestattet und erlauben es Entwicklern, die Fläche externer EMI-Filter zu halbieren, das Ausmaß der leitungsgebundenen EMI des Stromversorgungsdesigns 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.

Reduzierung der leitungsgeführten Störgrößen

Der Elektronikgehalt in Fahrerassistenz- und Infotainment-Systemen steigt. Elektromagnetische Interferenzen in Stromversorgungen einzudämmen, ist deshalb insbesondere im Automotive-Segment eine Anforderung. Aber auch die Gebäudeautomation oder der Aerospace- und Rüstungsbereich benötigen Designs, die den Vorgaben für leitungsgeführte Störgrößen entsprechen.

Durch die Integration des AEF halten die neuen Buck-Controller LM25149-Q1 und LM25149 die EMI-Normen ein, steigern aber gleichzeitig die Leistungsdichte von Stromversorgungsdesigns. Die beiden Bausteine unterstützen Entwickler, 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. Laut Texas Instruments können Anwender dadurch das EMI-Niveau gegenüber einem Design mit deaktiviertem AEF um bis zu 50 dBµV verringern (bei 440 kHz Schaltfrequenz); gegenüber einem Design mit typischem passivem Filter soll die Reduzierung bis zu 20 dBµV betragen. In beiden Szenarien hilft die DRSS-Technologie, das EMI-Niveau in den niedrigen und hohen Frequenzbändern um weitere 5 dBµV zu senken.

Um die EMI weiter zu reduzieren, bieten beide Buck-Controller die Möglichkeit der Synchronisation zu einem externen Takt. Unerwünschte Schwebungsfrequenzen in EMI-sensiblen Anwendungen lassen sich hiermit unterdrücken.

Kleinere externe EMI-Filter

Mit den Buck-Controllern verringert sich die Fläche und das Volumen des passiven EMI-Filters. So können Entwickler für das Frontend-EMI-Filter bei 440 kHz eine maximale Flächenersparnis von nahezu 50 Prozent und eine Volumenreduzierung um über 75 Prozent erreichen, verglichen mit anderen Lösungen. Der integrierte AEF entschärft die Filteraufgaben der passiven Elemente, sodass sich diese kleiner und kostengünstiger ausführen lassen.

Eine weitere Anhebung der Leistungsdichte bewirken die Controller, 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 Kosten des Designs verringert. Entwickler haben aber auch die Möglichkeit, die Rückkopplung und die Regelkreiskompensation extern zu implementieren.

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preise

Vorserien-Stückzahlen der 42-V-Bausteine LM25149-Q1 und LM25149 gibt es ab sofort auf der Website von Texas Instruments. Untergebracht sind sie in einem 3,5 mm x 5,5 mm großen VQFN-Gehäuse mit 24 Pins.

Die Preise beginnen bei 1,42 beziehungsweise 1,20 US-Dollar, jeweils ab 1.000 Stück. Das Evaluation Module LM25149-Q1EVM-2100 kann für 75 US-Dollar bestellt werden.

Texas Instruments geht davon aus, dass beide Bauelemente vom vierten Quartal 2021 an in Produktionsstückzahlen verfügbar sein werden. Zudem will das Unternehmen noch in diesem Jahr 80-V-Versionen beider Bausteine auf den Markt bringen.

Bildergalerie

  • Die Buck-Controller helfen Anwendern, auch die strengen Vorschriften der Automotive-EMI-Spezifikationen CISPR 25 Klasse 5 einzuhalten.

    Die Buck-Controller helfen Anwendern, auch die strengen Vorschriften der Automotive-EMI-Spezifikationen CISPR 25 Klasse 5 einzuhalten.

    Bild: Texas Instruments

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