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Das Referenzdesign soll vor allem bei Smart-Home-Geräten Ersparnisse bei Platz und Kosten ermöglichen.

Bild: Microchip

Power-Control-Referenzdesign Sekundärseitige Mikrocontroller steuern Leistungen im Primärkreis

12.01.2021

Ein neues Referenzdesign zeigt auf, wie sich die unabhängige Bias-Stromversorgung in Smart-Home-Anwendungen eliminieren lässt. Die Steuerung der Stromversorgung und des Arbeitszyklus entfällt hierbei auf eine sekundäre MCU.

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In modernen Offline-AC/DC-Stromversorgungen bieten Programmierbarkeit und adaptive Regelung die Flexibilität und Intelligenz, mit denen Smart-Home-Geräte eine bessere Schnittstelle zu ihren Stromversorgungssystemen herstellen können. In diesen Systemen ist ein sekundärseitiger Mikrocontroller (MCU) in der Regel nicht in der Lage, ein System ohne separate Bias-Stromversorgung zu starten.

Ein neues Referenzdesign von Microchip soll dieses Problem mithilfe des High-Voltage-AC/DC-Hilfs-Controllers MCP1012 lösen. Durch den Offline-Hilfs-Controller kann das System die Steuerung der Stromversorgung und des Arbeitszyklus auf eine sekundäre MCU übertragen. So lässt sich die Steuerung zwischen System und Last präziser und zielgerichteter koppeln. Das vereinfachte Design spart zudem Platz und Kosten.

Aufbau und Funktionsweise des Referenzdesigns

Das Referenzdesign basiert auf einer patentierten isolierten Rückkopplung. Diese Inde-Flux-Transformatortechnik wird an Würth Elektronik eiSos lizenziert, wo sie im Inde-Flux-Transformator zum Einsatz kommt. Dabei handelt es sich um den ersten Transformator von Würth, der mit dieser Technik gefertigt wurde und der als Bestandteil des 15-W-MCP1012-Offline-Referenzdesigns erhältlich ist.

Der Transformator kombiniert die Signalstärke und -kommunikation in einem Bauteil, sodass keine optische Rückkopplung oder ein unabhängiger Signaltransformator erforderlich sind. Es können aber auch herkömmliche Ansätze mit einem planaren Impulstransformator für das Referenzdesign verwendet werden, ebenfalls lässt sich mit herkömmlichen Optokopplern und Signaltransformatoren arbeiten. Die sekundärseitige Steuerung wird dann durch eine Kombination aus Transformator und dem MCP1012 zusammen mit der 32-Bit-MCU der SAM-D20-Serie ermöglicht.

Der primärseitige Hilfs-Controller MPC1012 übernimmt den Systemstart, das Gating und den Schutz eines Offline-Sperrwandlers für die sekundäre MCU. Der Baustein soll dabei Vorteile wie direkte Messung und aktive Regelung von Spannung und/oder Strom, hohe Schleifenbandbreite durch direkten Schleifenschluss und vereinfachte Kommunikation für lastbezogene Systeme liefern.

60 Prozent mehr Platz

Das Referenzdesign beinhaltet die wichtigsten Elemente für eine 15-W-Offline-Stromversorgung mit der erforderlichen Firmware. Das verringert die Komplexität des Systems und erübrigt Optokoppler in vielen Anwendungen wie Geräten und intelligenten Lautsprechern. Der Inde-Flux-Transformator lässt sich zusammen mit Würth nach Bedarf auf Standard- und kundenspezifische Transformatordesigns für verschiedene Spannungen und Leistungsstufen skalieren.

„Die Kombination unserer Inde-Flux-Technik in einem Transformator von Würth, dem AC/DC-Controller MCP1012 und unserer 32-Bit-MCU der SAM-D20-Serie schafft eine einzigartige Lösung für das Offline-Power-Management“, sagt Rich Simoncic, Senior Vice President der Analog, Power und Interface Business Unit bei Microchip. „Kommt diese Lösung in Systemen mit einer sekundären MCU zum Einsatz, lassen sich bis zu 60 Prozent des Platzbedarfs für die Bias-Versorgung einsparen und die Kosten um drei US-Dollar oder mehr senken.“

Entwicklungstools, Preise und Verfügbarkeit

Das 15-W-MCP1012-Offline-Referenzdesign umfasst ein Benutzerhandbauch, Schaltpläne und Stücklisten, Designdateien, Firmware sowie eine Demo-Einheit. Microchip bietet auch ein 1-W-Evaluierungsboard (DT100118) für den AC/DC-Controller MCP1012 an.

Verfügbar ist das Referenzedesign ab sofort und kostet 225 US-Dollar (rund 185 Euro). Das 1-W-Referenzdesign DT100118 ist für 115 US-Dollar (94,70 Euro), der MCP1012-V/EKA für 0,40 US-Dollar (0,33 Euro; ab 5.000 Stück) erhältlich.

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