Side 28

KOMPONENTER/HI-REL IC’er giver øget beskyttelse i hi-rel strømforsyninger Design af højpålidelige (hi-rel) systemer omfatter fejltolerante designteknikker, valg af komponenter, der svarer til de forventede omgivelser og overensstemmelse med de relevante standarder. Vi skal se nærmere på de halvlederløsninger, der egner sig til hi-rel strømforsyninger, inklusive redundans, kredsløbsbeskyttelse og remote system-management. Fremskridt inden for halvlederteknologien og nye sikkerhedsfunktioner forenkler designet og øger komponentpålideligheden Af Steve Munns, mil-aero marketingchef, Linear Technology Corp., nu en del af Analog Devices Inc. mer har forskellige parallelle kredsløb, der imødegår risikoen for en fejltype, der lægger alle systemer ned – hvil- ket ofte bliver brugt inden for flystyringer. En øget systemkompleksitet belaster strømforsyningen I en perfekt verden ville et højpålideligt system være designet til at isolere enkeltstående fejl, sådan at driften kunne fortsætte – muligvis med en reduceret ydelse. Fejlene skulle samtidig forhindres i at bevæge sig upstream eller downstream i elektronikken. Indbygget redundans, enten gennem parallelle kredsløb, der aktivt deler en belastning, eller kredsløb, der venter i standby, indtil en fejl optræder, kunne være en løsning. I begge tilfælde kræver designet et overhead, der øger den samlede kompleksitet og prisen. Andre syste- KPJ SUPPLY ApS fra idé .til produkt Rosenparken 49 • DK 9240 Nibe +45 2094 2968 • www.kpjsupply.dk Vi kan levere alt fra embedded modul til fuld HMI løsning. ARM industri PC, Touch, Interface udvikling, Wireless Mesh, IoT software hardware. ARM industri PC: ekstraordinært, så en høj konverteringseffektivitet og et godt termisk design er kritisk, da hver 10 °C stigning i junc- ret batterispænding, strømreversering og overtemperatur. Et produkt, der giver forbedret beskyttelse gennem LTC7801 Højspænding step-down DC/DC-controller. tion-temperaturen halverer IC’ernes levetid. Nye funktionsrige strømforsynings-IC’er og dedikerede power-management funktioner giver nu en øget beskyttelse af IC’en selv og for det omgivende system. Spændingsregulatorer har gennem tiden fået stadigt mere præcise og avancerede slags strømbegrænsere, der forhindrer for store outputstrømme, der ellers kunne skade forsyningen selv eller komponenter downstream. Det er også ret almindeligt at finde interne beskyttelseskredsløb som beskyttelse mod reverse- både procesteknologi og via sine sikkerhedsfunktioner, er LTC7801 DC/DC-switching controlleren. Den tåler inputspændinger op til 150V og indeholder en beskyttelsesfunktion, som stopper switching, hvis input-spændingen stiger over en programmerbar tærskelværdi. Denne funktion forenkler input-transientbeskyttelsen, hvad der reducerer antallet af komponenter og systemstørrelsen. Output er også godt beskyttet med en overspændingskomparator, der beskytter mod spændings-overshoots, ligesom en foldback-strømbegrænser styrer effektafsættelsen under overstrøms- og kortslutningsfejltilstande. Den fysiske kapsling bidrager også til et sikkert design gennem større afstande mellem komponentens pins, så man undgår overslag mellem tætsiddende højvolt- og lavvoltpins. Breakdown-spændingen falder med lavere lufttryk, så i systemer til områder af flyet uden trykregulering kan man vælge LTC3895, der har de samme funktioner og den samme ydelse som LTC7801, men med 0,68mm dobbelt pin-spacing i kapslingen. Visse produkter som den fejltolerante LT3007 lineære regulator leveres også med såkaldt FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) kompatibelt pinout. Her forbliver output ved eller under den regulerede spænding, hvis nabo-pins bliver kortsluttet, eller hvis en pin får et svævende potentiale. Kontrol af multiple inputs samt transientbeskyttelse Strømforsyninger med både hoved- og redundansforsyning har måske behov for endnu et system til valg af prioritet mellem forsyningerne – og monitering af deres status. En eventuel ekstern styring skal også kunne beskytte systemet mod krydsledelse og strømreversering ved skift mellem strømkilder. Single-chip IC’er som LTC4417 er én løsning, der automatisk vælger kilden baseret på validering af bru- HMI enheder open frame og boxed fra 4,3 - 19” Plug and Play image i alle OS: Win CE, Linux, Android Add wireless to your device using IQRF transceivers • Ultimate Security • Extra Low Power • Simple integration • Sub-GHz ISM bands • Range: 500 m. • Hight Reliability LTC4370 Redundant deling af to inputkilder. 28 nr. 15 | December 2017

Side 29

LTC4368 Tovejs kredsløbafbryder med beskyttelse. gerdefinerede tærskelværdier for hvert input. En alternativ tilgang er at dele belastningen mellem to input-kilder, der arbejder simultant, så man øger pålideligheden ved at reducere sesfunktioner, inklusive produkter som LTC4368, en 100V tovejs kredsløbsafbryder, der inkluderer beskyttelse fra forsyningsspændinger, der er for høje, lave eller sågar negative, samt beskyttelse mod over- ” . ved at reducere byrden på hver kilde med en samtidig beskyttelse mod fejl på den ene kilde byrden på hver kilde med en samtidig beskyttelse mod fejl på den ene kilde, hvis ydelsen er valgt så højt, at hver enkelt forsyning kan supportere den samlede belastning. Tidligere var et simpelt, men ineffektivt diode-OR kredsløb nok, men det krævede, at hver forsyning aktivt skulle kunne styre balanceringen af belastningen. Men den funktion kan i dag realiseres meget enklere med en single-chip, LTC4370, som er en strømdelings-controller med reverse-blokering, som forhindrer, at fejl i én forsyning trækker hele systemet ned. Forsvars- og luftfartselektronik skal overholde transientspecifikationer som MIL- strømme i såvel forward- som reverse-retning. I disse eksempler er det tydeligt, hvordan nye produkter med stadigt mere sofistikerede beskyttelses- og sikkerhedsfunktioner kan forenkle applikationens kredsløbsdesign og reducere den samlede forsyningsløsning. System-management af digitale forsyninger og komponentvalg Nye produkter kombinerer fordelene ved analog regulering med digital styring over et I2C-baseret PMBus-interface, der muliggør remotemanagement af strømforsyningssystemet. Telemetri og LTC3815 har implementeret et enklere PMBus “Lite” kommandosæt uden behov for on-chip non-volatile memory eller mikrocontroller. Den forenkler designet og giver samtidig fordelene ved digital styring og monitering. Som tidligere nævnt er god termisk kontrol afgørende for pålideligheden, og LTC3815 har to niveauer af termiske tærskelværdier samt to niveauer af respons. Når den interne die-temperatur overstiger 150 °C, bliver overtemperaturtilstanden flaget til PMBussen, og ALERT-pin’en trækkes “lav” for at alarmere PMBus-masteren. Hvis temperaturen fortsætter med at stige til over 170 °C, lukker LTC3815 alle kredsløb ned, inklusive output-reguleringen, indtil overtemperaturtilstanden er løst. Den slags systemer kan rapportere deres status, og det giver en mulighed for at gå fra periodisk vedligehold til tilstandsstyret vedligehold, blandt andet fordi en reduktion i ydelsen opstår, før egentlige systemfejl optræder, hvad systemet selv kan gøre opmærksom på. der kan reducere støjproblem fra jord-loops og common mode interferens. Der findes nu et komplet galvanisk isoleret BGA-modul, der forenkler designet og øger pålideligheden. LTM9100 er en isoleret switch-controller, som fungerer som en alt-i-en-løsning til styring, beskyttelse og monitering af højspændingsstrømforsyninger op til 1000VDC. En 5kVRMS galvanisk isolationsbarriere separerer det digitale interface fra switchcontrolleren via styring af en ekstern N-kanal MOSFET eller IGBT switch. Isolerede digitale målinger af belastningsstrømmen, busspænding og temperatur er tilgængelige via I2C/ SMBus-interfacet, så man kan monitere effekt og energi på højspændingsbussen. Det meste af denne artikel har været dedikeret til nye funktioner, der forenkler design af højpålidelige strømforsyninger eller produktfunktioner, der beskytter komponenten fra fejltilstande eller misbrug. Det er dog kritisk, at man ikke overser betydningen af komponentkvalitet eller valget af den rigtige klasse af komponenter til det forventede driftsmiljø. Analog Devices tilbyder for eksempel 100 procent testede Military Plastic-varianter med en garanteret ydelse mellem -55 °C og +125 °C, så man ikke behøver rescreening eller karakterisering af de komponenter i applikationen, hvor de meget barske forhold forventes at optræde. I Navne/Firmanyt Better Energy starter virksomhed i Holland Better Energy Nederland B.V. får domicil i Amsterdam og skal forsyne det hollandske marked med sine altomfattende produktkompetencer inden for solcelleteknologi. De omfatter design, analyse og planlægning, konstruktion, finansiering, asset management samt løbende servicering og vedligehold. Den nye hollandske virksomhed er etableret i samarbejde med ledelsesteamet fra Adamant Renewables i Amsterdam. Potentialet er stort på det hollandske marked, og der er voldsom efterspørgsel på erfarne aktører, som kan levere en fuldpakkeløsning og effektmaksimering inden for storskalasolcelleanlæg. Fokus er på at nå den højeste tekniske standard med lavest mulige omkostninger til finansiering og installering. Det er præcis her, at Better Energy kan tilføre den hollandske udbygning af solenergiværdi. Better Energy Nederlands aktiviteter vil omfatte taganlæg, jordbaserede pv-anlæg på kraftværksniveau såvel som flydende solcelleteknologi og carportløsninger. Det hollandske ledelsesteam består af administrerende direktør Pieter Bijlsma, Ismael Bena samt Erik-Jan van der Linden. Holdet repræsenterer tilsammen mere end 30 års erfaring i udvikling, konstruktion, finansiering og asset managementhåndtering af vedvarende energianlæg. De har arbejdet for en bred vifte af virksomheder i solenergiværdikæden, såsom projektudviklere, modulfabrikanter, EPC-firmaer (engineering, procurement and construction) og asset management-virksomheder. LTM9100 Isoleret switch-controller med telemetri. STD-1275 for køretøjer og MIL-STD-704/DO-160 for fly. Beskyttelse mod spændingsspikes, transienter og ripple er dog et ønske i mange slags applikationer, og der er produkter, som LT4364, der er dedikeret til det formål. Der eksisterer også en lang række kredsløbsbeskyttel- diagnostiske data kan monitorere belastningen, aflæse die-temperaturen og tillade trimning og margin-test med stor præcision til maksimering af systemstabilitet, effektivitet og pålidelighed. Digital forsyningsstyring kan dog medføre en kompleks software, så en kreds som Højpålidelige strømforsyninger inkluderer ofte en isolationsbarriere til beskyttelse af forsyningsbusserne fra fejl i udskiftelige komponenter downstream. Et stigende antal sensorer og aktuatorer dikterer også et behov for mindre, lokalt isolerede forsyninger og data-interfaces, nr. 15 | December 2017 29

    ...