{"id":38788,"date":"2020-04-29T13:03:00","date_gmt":"2020-04-29T18:03:00","guid":{"rendered":"https:\/\/flex.com\/resources\/the-benefits-of-hybrid-regulated-ratio-topologies-for-ibcs"},"modified":"2026-03-15T14:54:24","modified_gmt":"2026-03-15T19:54:24","slug":"the-benefits-of-hybrid-regulated-ratio-topologies-for-ibcs","status":"publish","type":"resource","link":"https:\/\/flex.com\/de\/resources\/the-benefits-of-hybrid-regulated-ratio-topologies-for-ibcs","title":{"rendered":"Die Vorteile von hybriden geregelten Verh\u00e4ltnistopologien f\u00fcr IBCs"},"content":{"rendered":"
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\n\t\t\tFlex<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tRessourcen<\/a>\n\t\t\t<\/svg>\n\t\t\tDie Vorteile von hybriden geregelten Verh\u00e4ltnistopologien f\u00fcr IBCs<\/a>\n\t\t<\/div>\n\t\t

Die Vorteile von hybriden geregelten Verh\u00e4ltnistopologien f\u00fcr IBCs<\/h1>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\tVer\u00f6ffentlicht am
\n\t\t\t\t29. April 2020\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tArtikel<\/span>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tKommunikation<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tStromversorgung f\u00fcr Rechenzentren<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistung<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tLeistungsmodule<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Ein dritter Weg f\u00fcr isolierte IBCs<\/h2>\n\n\n\n

Bei der Entwicklung der verteilten Stromversorgungsarchitektur f\u00fcr Anwendungen wie Rechenzentren kann ein isolierter Zwischenbusumrichter (IBC) eingesetzt werden, der eine nominale Eingangsspannung von 48 V oder 54 V aufnimmt und eine 10-V- bis 12-V-Busspannung f\u00fcr einen oder mehrere nachgeschaltete Point-of-Load-Umrichter (PoL) erzeugt. Bisher gab es im Wesentlichen zwei Ans\u00e4tze: einen einfachen Umrichter mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis und ungeregeltem Ausgang oder einen Umrichter mit vollst\u00e4ndiger Regelung und festem Ausgang.<\/p>\n\n\n\n

Inzwischen wurden Hybrid-Wandler mit geregeltem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis (HRR) entwickelt, die die Vorteile beider Wandlertypen vereinen und je nach Eingangsspannung nahtlos zwischen den Betriebsmodi umschalten. Um den Wert von HRR vollst\u00e4ndig zu verstehen, ist es notwendig, die Funktionsweise von HRR-Wandlern mit der von Wandlern mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis und solchen mit fester Ausgangsspannung zu vergleichen und jeden Typ im Hinblick auf typische Betriebsbedingungen zu betrachten.<\/p>\n\n\n\n

Hintergrund und Funktionsprinzipien<\/h2>\n\n\n\n

Die Pulsweitenmodulation (PWM) eines Br\u00fcckenschaltwandlers steuert die Ausgangsspannung. L\u00e4ngere Einschaltzeiten erh\u00f6hen die mittlere Ausgangsspannung, w\u00e4hrend k\u00fcrzere Einschaltzeiten sie verringern. Ein Ausgangsfilter gl\u00e4ttet die Wellenform zu einer Gleichspannung. Durch die Erfassung der Ausgangsspannung kann die PWM zur Kompensation von Eingangsspannungsschwankungen genutzt werden. Das \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis des Transformators ist so eingestellt, dass bei minimaler Eingangsspannung ein Tastverh\u00e4ltnis von nahezu 100% erreicht wird. H\u00f6here Lasten erh\u00f6hen das Tastverh\u00e4ltnis schrittweise, da der Wandler die erh\u00f6hten Spannungsabf\u00e4lle bei h\u00f6heren Str\u00f6men kompensiert. Bei einem Tastverh\u00e4ltnis von nahezu 100% muss w\u00e4hrend der Ausschaltzeit nur wenig Energie in der Ausgangsinduktivit\u00e4t gespeichert werden, und die Schaltstr\u00f6me an Ein- und Ausgang sind nahezu kontinuierlich, wobei ihr Mittelwert nahe am Effektivwert liegt. Im Gegensatz dazu muss bei niedrigen Tastverh\u00e4ltnissen in jedem Schaltzyklus erhebliche Energie gespeichert und wieder abgegeben werden. Die Stromwellenformen weisen hohe Verh\u00e4ltnisse von Spitze zu Mittelwert und folglich hohe Effektivwerte auf, was die Verluste erh\u00f6ht. Der h\u00f6chste Wirkungsgrad geregelter Wandler wird daher typischerweise bei minimaler Eingangsspannung und hoher Last erreicht. Bei h\u00f6heren Eingangsspannungen und geringen Lasten, die zu niedrigen Tastverh\u00e4ltnissen f\u00fchren, wird der Wirkungsgrad beeintr\u00e4chtigt. Geregelte Wandler k\u00f6nnen jedoch so eingestellt werden, dass sie eine feste, optimale Ausgangsspannung f\u00fcr nachgeschaltete PoLs liefern, wodurch der Systemwirkungsgrad teilweise wiederhergestellt wird. Der Eingangsspannungsbereich kann zudem gro\u00df sein und deckt problemlos den ETSI-Standard von 36 V bis 72 V ab.<\/p>\n\n\n\n

Fest\u00fcbersetzungswandler arbeiten unter allen Bedingungen mit einem Tastverh\u00e4ltnis von nahezu 100% und ben\u00f6tigen daher nur eine sehr kleine Ausgangsspeicherdrossel. Dank ihrer niedrigen Effektivstr\u00f6me an Ein- und Ausgang sind sie \u00fcber einen weiten Eingangsspannungsbereich effizient. Da der Restwelligkeitsstrom stets gering ist, k\u00f6nnen die Ausgangskondensatoren bei gleicher Restwelligkeit ebenfalls kleiner ausfallen. Der Eingangsspannungsbereich muss jedoch \u00fcblicherweise eingeschr\u00e4nkt werden. Bei einem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis von beispielsweise 5:1 variiert die Ausgangsspannung bei einer Eingangsspannung von 36 V bis 72 V zwischen etwa 7 V und 14,4 V. Dies zwingt die PoLs zu Weitbereichs-Eingangsspannungswandlern, die weniger effizient sind, insbesondere bei einer Eingangsspannung von 7 V, wo die Str\u00f6me bei gleicher Ausgangslast des PoLs h\u00f6her sind. Aus diesem Grund werden Fest\u00fcbersetzungswandler h\u00e4ufig f\u00fcr einen engeren Eingangsspannungsbereich, typischerweise 45 V bis 54 V, spezifiziert, was ihre Einsatzm\u00f6glichkeiten einschr\u00e4nkt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Spannungsspitzen an den Eing\u00e4ngen von Fest\u00fcbersetzungswandlern direkt zum Ausgang weitergeleitet werden und dort zu potenzieller Belastung der PoLs und zu elektromagnetischen St\u00f6rungen (EMI) f\u00fchren k\u00f6nnen. <\/p>\n\n\n\n

HRR vereint das Beste aus beiden Welten<\/h2>\n\n\n\n

Die HRR-Technik vereint die Vorteile beider Ans\u00e4tze: Der Wandler arbeitet bei niedrigen Eingangsspannungen mit einem Tastverh\u00e4ltnis von nahezu 100%, schaltet aber oberhalb eines Sollwerts nahtlos auf PWM-Steuerung um und begrenzt so die Ausgangsspannung. Der Effekt wird in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 1<\/strong>, Vergleicht man die Ausgangsspannung eines typischen 5:1-Fest\u00fcbersetzungswandlers mit der eines HRR-Wandlers (z. B. bestimmter Varianten der PKU-D-Serie), dessen Ausgangsspannung bei Eingangsspannungen zwischen 35 V und 75 V auf 12 V begrenzt ist, so zeigt sich, dass der Fest\u00fcbersetzungswandler oberhalb von 65 V abschaltet, um die Ausgangsspannung auf einen sicheren Wert zu begrenzen. Das HRR-Ger\u00e4t mit einem 4:1-Transformator ist so ausgelegt, dass es bis zur nominalen Eingangsspannung von 54 V im Tastverh\u00e4ltnis 100% arbeitet. Dadurch ergibt sich im Vergleich zum Fest\u00fcbersetzungswandler eine h\u00f6here Ausgangsspannung zwischen 36 V und ca. 60 V Eingangsspannung. Tats\u00e4chlich kann es kurzzeitige \u00dcberspannungen bis zu 80 V ohne Verlust der Ausgangsregelung verkraften. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 1: Der HRR-Betrieb \u00e4hnelt dem Betrieb mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis bei niedrigeren Vin-Werten, begrenzt jedoch Vout bei h\u00f6heren Vin-Werten.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Untersuchung des Betriebs von HRR-Anlagen unter verschiedenen Bedingungen kann aufzeigen, wie die Umrichter optimal genutzt werden, und die Vorteile hinsichtlich Effizienz und Systemdesign quantifizieren.<\/p>\n\n\n\n

Vergleich von W\u00e4rmefreisetzungsrate (HRR) und vollgeregeltem Wandler<\/h2>\n\n\n\n

Abbildung 2<\/strong> und Abbildung 3<\/strong> Abbildung 2 veranschaulicht die Leistungsf\u00e4higkeit und den Wirkungsgrad des HRR-Wandlers. Sie zeigt, dass der HRR-Wandler bei festem maximalem Ausgangsstrom f\u00fcr die h\u00f6chste Leistung bei der Nennspannung V ausgelegt werden kann.In<\/sub> von 54 V, wobei es bei h\u00f6heren Spannungen aufgrund von Schaltverlusten, die den Wirkungsgrad verringern, zu einer gewissen Reduzierung kommt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 2: Die maximale Ausgangsleistung des HRR-Wandlers wird erreicht, wenn Vin nahe am Nennwert von 54 V liegt.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Wirkungsgradkurven in Abbildung 3 zeigen, dass ein HRR-Wandler auch mit zunehmender Spannung V effizienter wird.In<\/sub> Die Spannung steigt auf den Nennwert von 54 V an, da sich die Spannungsabf\u00e4lle aufgrund von Widerst\u00e4nden und anderen Faktoren verringern, da der Strom bei konstanter Lastleistung mit steigender Ausgangsspannung abnimmt. Dies gilt insbesondere bei hoher Last. Es ist zu beachten, dass sowohl der Wirkungsgrad als auch die maximale Ausgangsleistung bei niedrigeren V-Werten reduziert sind.In<\/sub>, Die Leistung bleibt beeindruckend. Wirkungsgrad des 95,1% bei einer Leistung von 200 W aus 40 V.In<\/sub> ist eine gute Leistung f\u00fcr einen Zwischenbusumrichter. <\/p>\n\n\n\n

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Abbildung 3: Der Wirkungsgrad des HRR-Wandlers erreicht seinen H\u00f6chstwert bei der Nenneingangsspannung.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Vergleich der Leistungskurven \u00fcber den gesamten V-BereichIn<\/sub> Die Werte im Vergleich zu denen eines vollst\u00e4ndig geregelten 12V-Festspannungswandlers, in diesem Fall eines Flex Power Modules PKU4213D, verdeutlichen einen entscheidenden Vorteil des HRR-Wandlers: Abbildung 4<\/strong>\nzeigt die Wirkungsgradkurven f\u00fcr die Flex-Leistungsmodule PKU4213D und zeigt, dass die beste Leistung bei niedriger Spannung erreicht wird.In<\/sub> bei h\u00f6heren Tastverh\u00e4ltnissen. Zwischenbusumrichter arbeiten jedoch selten mit solch niedrigen Werten. In der Praxis ist VIn<\/sub> Der Wert liegt typischerweise die meiste Zeit nahe dem Nennwert, und genau hier erreicht der HRR-Umrichter seine beste Leistungsf\u00e4higkeit und Effizienz. Dies bietet Endnutzern gegen\u00fcber dem vollgeregelten Umrichter erhebliche Vorteile, darunter niedrigere Stromkosten, niedrigere Betriebstemperaturen, geringerer K\u00fchlbedarf, h\u00f6here Zuverl\u00e4ssigkeit und eine l\u00e4ngere Lebensdauer der Ger\u00e4te.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 4: Der Wirkungsgrad eines vollst\u00e4ndig geregelten IBC ist typischerweise bei niedrigen Eingangsspannungen am h\u00f6chsten.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Beachten Sie, dass dies auch bei niedrigeren Werten von V gilt.In<\/sub>, Die W\u00e4rmer\u00fcckgewinnungsrate (HRR) \u00fcbertrifft die herk\u00f6mmliche Technologie. Der Wirkungsgrad ist bei 150 W und 40 V Eingangsspannung um 1,21 TP34T h\u00f6her. Bei 200 W und 54 V Eingangsspannung erh\u00f6ht sich diese Verbesserung auf 2,21 TP34T.<\/p>\n\n\n\n

Vergleich von Wandlern mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis<\/h2>\n\n\n\n

Der hohe Wirkungsgrad ist der Hauptvorteil eines Festverh\u00e4ltniswandlers mit einem Tastverh\u00e4ltnis nahe 100%, allerdings gilt dies nur f\u00fcr einen begrenzten Eingangsspannungsbereich. Die HRR-Technik schneidet dagegen sehr gut ab und kann in manchen F\u00e4llen sogar \u00fcberlegen sein. <\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr einen Eingangsspannungsbereich bis zu 60 V wird wahrscheinlich ein 5:1-Festverh\u00e4ltniswandler ben\u00f6tigt. In diesem Fall Vaus<\/sub> Die Spannung betr\u00e4gt bei einer Eingangsspannung von 54 V etwa 10,4 V, was eine gute Kombination aus Effizienz und Dynamik bietet. Ein vergleichbarer 4:1-HRR-Wandler mit einer Begrenzung von V k\u00f6nnte gew\u00e4hlt werden.aus<\/sub> Die 12-V-Variante arbeitet mit 10,4 V (z. B. PKU4217D). Die 12-V-Variante schaltet bei ca. 50 V in den Verh\u00e4ltnisbetrieb und bietet bei einer nominalen Eingangsspannung von 54 V eine sehr \u00e4hnliche Leistung wie die Variante mit festem Verh\u00e4ltnis. Die 10,4-V-Variante schaltet bei ca. 43 V um, was bei 54 V, wo der Tastgrad deutlich sinkt, zu einem leichten Leistungsverlust des Wandlers f\u00fchrt. Die niedrigere Spannung an den nachfolgenden PoLs (Point of Loads) d\u00fcrfte deren Effizienz jedoch erh\u00f6hen, sodass der Gesamteffekt minimal sein kann.<\/p>\n\n\n\n

Wenn VIn<\/sub> Bei Spannungseinbr\u00fcchen verschlechtert sich jedoch auch die Leistung des Fest\u00fcbersetzungswandlers. Bei einer Eingangsspannung von 40 V erzeugt ein Fest\u00fcbersetzungswandler mit einem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis von 5:1 eine Ausgangsspannung von etwa 7,7 V. Dies zwingt den Wandler, mit einem h\u00f6heren Ausgangsstrom als bei Nennspannung zu arbeiten.In<\/sub>\/Vaus<\/sub> Bei gleicher Lastleistung reduziert das HRR-Modul die Spannung auf nur etwa 9 V, sodass der Stromanstieg bei konstanter Lastleistung geringer ausf\u00e4llt, was zu einer signifikanten Einsparung der ohmschen Verteilungsverluste f\u00fchrt. <\/p>\n\n\n\n

In diesem Szenario k\u00f6nnte der 10,4-V-HRR-Wandler zwar einen kleinen Nachteil hinsichtlich der maximalen Leistung bei Nennspannung aufweisen.In<\/sub>, Es hat ein flacheres Vaus<\/sub>\nDas Leistungsprofil \u00fcber den gesamten Eingangsspannungsbereich und die gleichm\u00e4\u00dfigere Ausgangsleistungskurve bedeuten, dass das Ger\u00e4t genau dann mehr Leistung liefern kann, wenn sie am dringendsten ben\u00f6tigt wird.<\/p>\n\n\n\n

Umgang mit Eingangstransienten<\/h2>\n\n\n\n

W\u00e4hrend die HRR-Technik unter den h\u00e4ufigsten Betriebsbedingungen nachweislich wertvolle Effizienz- und Leistungsgewinne erzielt, kann ihre Reaktion auf steile positive Eingangsspannungstransienten besser als die von Wandlern mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis gestaltet werden, was sie insbesondere in der Telekommunikationsbranche attraktiv macht. <\/p>\n\n\n\n

Abbildung 5<\/strong> vergleicht die Reaktionen von drei verschiedenen DC\/DC-Wandlern auf einen steilen Eingangstransienten von 48 V auf 54 V. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 5: Reaktionen des vollst\u00e4ndig geregelten, des Festverh\u00e4ltnis- und des HRR-Wandlers auf eine Spannung von 48 V bis 54 VIn<\/sub>\nvor\u00fcbergehend<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die obere Kurve zeigt die Reaktion eines PKU4213D 17A-Wandlers mit vollst\u00e4ndig geregelter fester Ausgangsspannung von 12 V bei einer Last von 8,5 A. Die \u00c4nderung von V ist minimal.aus<\/sub>, wie zu erwarten war. <\/p>\n\n\n\n

Die zweite Kurve stammt von einem 12-V-, 25-A-HRR-Wandler mit einer Last von 12,5 A. Die sanft ansteigende Spannung Vaus<\/sub> Die Anpassung an unterschiedliche Ausgangsspannungen dauert etwa 4 Millisekunden, in diesem Fall der \u00dcbergang zwischen dem \u201cVerh\u00e4ltnis\u201d-Modus und dem Modus mit konstanter Ausgangsspannung.<\/p>\n\n\n\n

Die untere Kurve f\u00fcr einen 9,6-V-42-A-Wandler mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis von 5:1 und einer Last von 12,5 A zeigt V.aus<\/sub>\nim Anschluss an VIn<\/sub> mit einer sprunghaften Spannungs\u00e4nderung.<\/p>\n\n\n\n

Ein nachfolgender PoL-Wandler kann die sprunghafte \u00c4nderung der Eingangsspannung eines Verh\u00e4ltniswandlers als transienten Effekt an die PoL-Last weitergeben und dadurch Funktionsst\u00f6rungen oder sogar Sch\u00e4den verursachen. Die HRR-Technik mit ihrer aktiven Steuerung kann den Tastgrad kurzzeitig reduzieren und die \u00c4nderung der IBC-Ausgangsspannung verlangsamen, bevor sie wieder auf 100% zur\u00fcckkehrt und so den PoL sch\u00fctzt.<\/p>\n\n\n\n

Die von einem Festverh\u00e4ltniswandler durchgelassene Stufenspannung verursacht auch einen hohen transienten Strom in den IBC-Ausgangskondensatoren. Abbildung 6<\/strong> zeigt beispielhaft den Strom in zwei 470\u00b5F-Ausgangskondensatoren w\u00e4hrend der VIn<\/sub> Einschwingvorgang von 48 V auf 54 V f\u00fcr den zuvor betrachteten 5:1-Festverh\u00e4ltniswandler.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 6: Stromantwort des Ausgangskondensators auf eine Spannung von VIn<\/sub> Einschwingvorgang f\u00fcr Festverh\u00e4ltnis-, vollgeregelte und HRR-Umrichter<\/em><\/p>\n\n\n\n

Beim Wandler mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis erreicht der Ladestrom zu den Kondensatoren aufgrund der sehr steilen Spannungs\u00e4nderung 36,1 A.aus<\/sub> \u00c4nderung. Der Wandler ist \u00fcberlastet (12,5 A + 36,1 A > 42 A) und die Ausgangsspannung sinkt deutlich ab. F\u00fchrt man denselben Test mit einem Spannungssprung von 40 V auf 54 V durch, l\u00f6st der Wandler den \u00dcberstromschutz aus.<\/p>\n\n\n\n

Mit dem HRR-Wandler betr\u00e4gt der Kondensatorladestrom lediglich 0,7 A, was deutlich unter dem Ladestrom von 0,3 A des vollgeregelten Festausgangswandlers liegt. Dies ist einer der wichtigsten Vorteile von HRR. Die PKU-D HRR-Produkte von Flex Power Modules weisen im \u00dcberlastfall ein Konstantstromverhalten auf und schalten sich bei anhaltender \u00dcberlastung ab und starten neu.<\/p>\n\n\n\n

Negative Transienten k\u00f6nnen bei \u00dcbersetzungswandlern problematisch sein.<\/h2>\n\n\n\n

Die meisten modernen Wandler nutzen die synchrone Ausgangsgleichrichtung (SR) anstelle diskreter Dioden, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen. Dieses Verfahren hat jedoch einen Nachteil: Die als Gleichrichter konfigurierten MOSFETs k\u00f6nnen sowohl Strom aufnehmen als auch abgeben. Tritt bei einem Festverh\u00e4ltniswandler ein negativer Eingangstransient auf, versucht die Ausgangsspannung sofort abzufallen. Da das Tastverh\u00e4ltnis des 100% beibehalten wird, kann Strom von den geladenen Ausgangskondensatoren zur\u00fcckflie\u00dfen und einen hohen R\u00fcckstrom am Eingang verursachen. Dies kann auch einen HRR-Wandler betreffen. Die HRR-Komponenten der Flex-Leistungsmodule verf\u00fcgen jedoch \u00fcber eine R\u00fcckstromerkennung, die den Wandler im schlimmsten Fall in den Standby-Modus versetzt, bis die Ausgangsspannung den korrekten Wert erreicht hat. Die Last bleibt unbeeintr\u00e4chtigt, da die Ausgangsspannung in dieser Situation definitionsgem\u00e4\u00df weiterhin durch den Ausgangskondensator gehalten wird.<\/p>\n\n\n\n

Die Unterdr\u00fcckung von Eingangswelligkeit ist mit HRR besser.<\/h2>\n\n\n\n

Bei Wandlern mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis wird jede niederfrequente Restwelligkeit am Eingang proportional zum \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis direkt an den Ausgang weitergeleitet, wobei es aufgrund von \u00dcbersteuerungsspitzen in den Eingangs- und Ausgangsfiltern bei h\u00f6heren Frequenzen sogar zu einer Verst\u00e4rkung kommen kann. Bei der HRR-Technik wird die Restwelligkeit bei niedrigen Frequenzen ebenfalls durch das \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis ged\u00e4mpft. Da das Tastverh\u00e4ltnis jedoch nie exakt 100% betr\u00e4gt, kann eine Vorsteuerung mittels Pulsweitenmodulation (PWM) zur Restwelligkeitsd\u00e4mpfung eingesetzt werden. Abbildung 7 <\/strong>zeigt die resultierende Welligkeitsd\u00e4mpfung eines HRR-Wandlers mit der erwarteten 4:1-D\u00e4mpfung bis 1 kHz, die bei 10 kHz auf etwa -35 dB ansteigt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 7: HRR-Wandler \u2013 D\u00e4mpfung der Eingangswelligkeit<\/em><\/p>\n\n\n\n

Vergleichen Sie dies mit dem D\u00e4mpfungsdiagramm eines Wandlers mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis in Abbildung 8<\/strong> mit einer D\u00e4mpfung von 5:1 (-14dB) bis 1kHz, aber nur noch -10dB bei 10kHz.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 8: Festverh\u00e4ltniswandler \u2013 D\u00e4mpfung der Eingangswelligkeit<\/em><\/p>\n\n\n\n

Die Resonanzspitzen bei h\u00f6heren Frequenzen bis zu 100 kHz aufgrund der Eingangs- und Ausgangsfilterresonanz in einem beispielhaften Festverh\u00e4ltniswandler werden gezeigt in Abbildung 9<\/strong>, was zu einer Ausgangswelligkeit von 350 mV bei einer Eingangsspannung von 200 mV (+5 dB) bei etwa 20 kHz f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 9: Eingangs- und Ausgangsfilter k\u00f6nnen eine Verst\u00e4rkung der Eingangswelligkeit bewirken.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Abschluss<\/h2>\n\n\n\n

Weder ein Wandler mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis noch ein vollgeregelter Wandler mit fester Ausgangsspannung bietet eine vollst\u00e4ndig zufriedenstellende M\u00f6glichkeit, einen isolierten Zwischenkreis zur Versorgung nicht isolierter PoL-Wandler zu erzeugen. Ein Wandler mit festem \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis ist zwar unter bestimmten Umst\u00e4nden effizient, kann aber den von den ETSI-Normen geforderten gesamten Eingangsspannungsbereich nicht abdecken und reagiert schlecht auf Eingangsspannungsspitzen. Ein Wandler mit fester Ausgangsspannung ist im Bereich der Nenneingangsspannung relativ ineffizient.<\/p>\n\n\n\n

Die propriet\u00e4re Hybrid-Regelungstechnik (HRR) der Flex-Leistungsmodule erm\u00f6glicht h\u00f6here Effizienz und Leistungsabgabe unter den g\u00e4ngigsten Betriebsbedingungen, einen breiten Eingangsspannungsbereich und ein \u00fcberlegenes Ansprechverhalten bei Transienten mit geringer Restwelligkeit. Diese Vorteile gew\u00e4hrleisten eine hohe Leistungsf\u00e4higkeit in Telekommunikations-, Industrie-, Labor- und anderen Anwendungen mit verteilten Stromversorgungsarchitekturen und isolierten IBCs. Die Wandler der Flex-Leistungsmodule mit HRR-Technologie sind mit Leistungen von 260 W bis 1300 W erh\u00e4ltlich und erm\u00f6glichen durch ihre Verwendung erhebliche Energieeinsparungen mit einer schnellen Amortisation.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Abbildung 10: Flex Leistungsmodule PKU4217D<\/em><\/p>\n\n\n

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Die Hybrid Regulated Ratio (HRR)-Technologie \u2013 eine von Flex Power Modules entwickelte propriet\u00e4re Technik \u2013 ist eine \u00fcberzeugende Alternative zur herk\u00f6mmlichen Festverh\u00e4ltnis- oder vollgeregelten Wandlung in isolierten Zwischenbusarchitekturen.<\/p>","protected":false},"author":18,"featured_media":34121,"template":"","categories":[38,90,43,97],"tags":[108],"content-type":[94],"class_list":["post-38788","resource","type-resource","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","category-communications","category-data-center-power","category-power","category-power-modules","tag-pku-d","content-type-article"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38788","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource"}],"about":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/resource"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/18"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38788\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38886,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/resource\/38788\/revisions\/38886"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/34121"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38788"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38788"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38788"},{"taxonomy":"content-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/flex.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/content-type?post=38788"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}