Intelligenter DC/DC-Wandler mit Synchrongleichrichter mit NVE IL511/IL611

Die Ansprüche an die Effizienz von Gleichrichtern wachsen mit den technischen Möglichkeiten. Gerade dieser Tage verkündete die ETH Zürich, den maximalen Wirkungsgrad von Gleichrichtern von 97,5% auf 99,2% erhöht zu haben.

Diese hohen Wirkungsgrade verdanken die Schaltungen aktiven Synchrongleichrichtern: Niederohmige MOSFETs kommen mit weit weniger als 0,1 V Durchlassspannung aus. Konventionelle Silizium-Dioden und auch noch Schottky-Dioden benötigen weit mehr.

Für DC/DC-Wandler ist ohnehin eine Taktung erforderlich, um die zu transformierende Wechselspannung zu erzeugen. Diese Wechselspannung dann auch wieder synchron gleichzurichten, ist nur logisch – der Takt ist ja bereits vorhanden. Doch verschleppen ihn Optokoppler, die in diesen Schaltungen auch vergleichsweise schwierig anzusteuern sind und selbst den Wirkungsgrad wieder beeinträchtigen.

Eine Alternative sind die magnetoresistiven (GMR – giant magnetoresistive) IsoLoop-Koppler von NVE (Vertrieb: HY-LINE Power Components), die die gewünschte Signalübertragung galvanisch getrennt energiesparend und sehr exakt auf induktiv-magnetisch-resistivem Weg gewährleisten.

Wie ein solcher Synchrongleichrichter bei einer Eingangsgleichspannung  von 10 Volt aussehen könnte, zeigt diese Applikation: Der Taktgeber, ein Mikrokontroller, steuert den primären MOSFET zur Wechselrichtung und über einen NVE IsoLoop-Koppler IL511 (Logikpegel) oder IL611 (direkte Steuerung der Spule des magnetoresistiven Wandlers), die beiden synchrongleichrichtenden MOSFETs auf der Sekundärseite galvanisch getrennt im Gegentakt.

NVE IL511:

• Zwei Kanäle
• Übertragungsrate: max. 2 MBit/s
• Pulsweitenverzerrung: max. 25 ns
• Laufzeitverzögerung: max. 10 ns
• Laufzeitdifferenz: max. 10 ns
• Transientenfestigkeit: min. 20, typ. 30 kV/µs
• Temperaturbereich: -40 – +85°C
• Isolationsfestigkeit (1 min): 2500 V eff.

NVE IL611:

• Zwei Kanäle
• Übertragungsrate: min. 40 MBit/s
• Pulsweitenverzerrung: typ. 7, max. 10 ns
• Laufzeitverzögerung: typ. 20, max. 25 ns
• Laufzeitdifferenz: typ. 10, max. 20 ns
• Transientenfestigkeit: min. 15, typ. 20 kV/µs
• Temperaturbereich: -40 – +85°C
• Strombedarf pro Kanal für 10 MBit/s: 5 mA
• Isolationsfestigkeit (1 min): 2500 V eff.