Früher kam die Elektronik aufgrund klarer Grenzen und einfacher Anforderungen mit relativ einfachen Stromversorgungen aus. Heute jedoch erfordern die neuen Möglichkeiten die Entwicklung neuer Lösungen, die die herkömmlichen Grenzen durchbrechen und Stromversorgungen ebenso komplex machen wie die anderen Bauteile hochmoderner Schaltungen. Mit der steigenden Marktnachfrage nach „intelligenten“ modernen Bauteilen und Systemen, die komplexere Funktionen bieten, definieren Unternehmen wie der Marktführer Exar Corporation das Gleichgewicht zwischen einfacher Bedienung und komplexer Funktion in der innovativen Leistungselektronik ständig neu. In einem Interview gab Exars Marketingdirektor für Stromversorgungen, Jon Cronk, unlängst einen Überblick über die neuesten Universal-PMICs und erklärte, wie das Unternehmen seine Marktposition heute und in der nahen Zukunft einschätzt.
„Die Hauptantriebskräfte auf dem heutigen Markt sind Einfachheit, Dichte, effiziente Low-Power-Stromversorgungsmodule und Intelligenz (dazu gehören Schlagworte wie Telemetrie und Überwachung, dynamische Kontrolle und Neukonfigurierbarkeit der Stromversorgung),“ erläutert Cronk. Er weist darauf hin, dass Exar seit über einem Jahrzehnt an programmierbaren Stromversorgungen arbeitet. Das erste Modul kam 2009 auf den Markt, die neuesten Bauteile im letzten Quartal des letzten Jahres. Durch die neuesten Entwicklungen hat sich Exar auch auf dem Markt der „Universal“-PMICs einen Namen gemacht, obwohl Cronk erklärt: „Der Begriff „Universal-PMIC“ ist eigentlich irreführend, da PMICs stets nur für einen bestimmten Prozessor geeignet sind.” Ungünstigerweise haben die verschiedenen Prozessoren bei den unterschiedlichen Kunden auch unterschiedliche Aufgaben. „Unsere Universal-PMICs sind ebenso marktspezifisch wie ein FPGA. Das bedeutet, dass sie für alle nur erdenklichen eingebetteten Systeme verwendet werden können. Daher sind unsere Universal-PMICs auf dem breiteren Markt stärker verbreitet als alle anderen.“
Die PMICs von Exar bieten ein Energiemanagement mit hoher Dichte, Effizienz und Intelligenz, das hochkomplexe Vorgänge ermöglicht und gleichzeitig das restliche System vereinfacht. Diese Produkte sind für zahlreiche Einsatzbereiche geeignet, von Telekonferenzen bis hin zu IP-Kameras, modernsten Audiosystemen und militärischen Anwendungen. Cronk erklärt, inwiefern Exars gute Aufstellung den innovativen Erfolg der Universal-PMICs des Unternehmens stärkt: „Exar ist extrem breit aufgestellt und deckt zahlreiche Anwendungen ab, was auch zu unserer letzten Produkteinführung im November führte: Das Modell XR77129 ist auf dem derzeitigen Markt das einzige digitale programmierbare Bauteil mit Regelkreis und 40 V-Eingangsbereich.“ Exar hat zudem fünf Stromversorgungsmodule auf den Markt gebracht, um auf die steigende Nachfrage nach Dichte und Einfachheit zu reagieren. Zwei davon gehören zu den Universal-PMICs (die Modelle XRP9710 und XRP9711). „Neben diesen Modellen haben wir drei Stromversorgungsmodule auf den Markt gebracht, die ein herstellerspezifisches, konstantes Echtzeit-Kontrollsystem nutzen“, ergänzt Cronk.
Ein Hauptstreitpunkt der Hersteller moderner Stromsysteme besteht in der neuen Definierung der idealen Einfachheit für die heute benötigten komplexen Systeme. Cronk stellt klar, dass Exar intensiv daran arbeitet, ein zukunftsorientiertes Gleichgewicht zwischen Einfachheit und erweiterter Funktionalität zu schaffen. „So bietet eine Entwicklung z. B. hochkomplexe Sequenzierungs-, Timing- und Fehlerberichtfunktionen, weil ein bestimmtes System diese benötigt. Und genau hier setzen unsere Universal-PMICs an.“ Exar legt bei seinen Produkten besonderen Wert auf eine einfache Gesamtkonstruktion. Dies wird durch die Verwendung von Entwicklungstools deutlich, die eine einfache Integration in die jeweiligen Kundensysteme ermöglichen. Cronks Fazit: „Wir machen es unseren Kunden besonders leicht, Stromversorgungen schnell abzuändern, um sie vor dem Einbau in die Platine an ihr FPGA anzupassen.“
Anschließend beschreibt Cronk einen Sonderfall, der über eine beeindruckende Entfernung die konkreten Vorteile der anpassbaren Designs von Exar zeigt. Er erklärt, wie Exar „einem Kunden mit einem unklaren Überspannungsproblem helfen konnte, das in einem großen System Unterbrechungen hervorrief. Es musste lediglich ein einziges Bit in der Konfiguration des nicht-flüchtigen Speichers von 0 zu 1 geändert werden, und die Überspannung war augenblicklich verschwunden.“ So konnte der Kunde alle Störungen über Nacht beseitigen, ohne einen Techniker an den entsprechenden Standort schicken zu müssen. „Bei analogen Controllern ist eine Überspannung eine interne Funktion des Chips, wodurch der Kunde dieses Problem nicht lösen könnte und blockiert wäre“, betont Cronk. „Dieser Fall illustriert den herausragenden Vorteil der Konfigurierbarkeit auf Distanz, die alle unsere Universal-PMICs bieten.“
Natürlich haben wir Jon gebeten, uns die Effizienz einiger Neuentwicklungen von Exar näher zu beschreiben – und glücklicherweise war er gern bereit dazu! „Unsere Universal-PMICs bieten derzeit den niedrigsten Energieverbrauch des Marktes,“ führt er aus. „Niedriger Stromverbrauch und Modi für niedrige Lasten gehören zu den Antriebskräften auf dem Markt, aber nur unsere Universal-PMICs bieten einen digitalen PFM-Modus, der den Stromverbrauch der Stromversorgung bei niedrigen Lasten senkt und dadurch Schaltverluste deutlich reduziert.“ Cronk beschreibt, wie die Exar-Modelle XRP7724 und das 40 V-Folgemodell XR77129 Effizienzwerte von über 80 % erreichen und auch für so niedrige Lastströme wie 10 mA für eine 20-A-Schiene aufrechterhalten können. Natürlich weiß Cronk, wann die Fakten eine Effekthascherei überflüssig machen und schließt: „Diese Spezifikationen sind der beste Beweis dafür, dass Exars Lösungen bei weitem die höchste Effizienz für niedrige Lasten bieten.“
Cronk geht nicht näher auf die Universal-PMICs von Exar ein, sondern nennt einige Punkte, die Exar noch deutlicher von Konkurrenzunternehmen abheben. „Ein Hauptunterschied liegt darin, dass nahezu alle anderen Unternehmen digitale Steuerungen mit einem ARM verwenden (PIC- oder DSP- Core-Running-Code). Diese Optionen verbrauchen viel Strom, selbst wenn sie nicht aktiv sind.“ Anstatt einen prozessorbasierten Code zu verwenden, nutzt Exar eine Zustandsmaschine, die Kosten spart und sicherstellt, dass „das schon im Vornherein alles stimmt“, wie Cronk es ausdrückt. Er fügt hinzu, dass die Leistung „den Kriechstrom um eine Stärke verringert.“
In Anbetracht der vielen verschiedenen Kunden, denen Exar durch möglichst universelle „Universal“-PMICs eine Lösung bieten möchte, erklärt er, dass es „manchmal kleine Unternehmen gibt, in denen eine einzige Person für die gesamte Hardware zuständig ist, die in der Regel kein Stromexperte ist.” Exar hofft, dass der optimierte Service des Unternehmens nicht nur diesen Kunden das Leben erleichtert, sondern auch „größeren Kunden wie Intel, die im Energiebereich über eine hohe Kompetenz verfügen und dennoch Produkte wie das Exar-Modell XRP7724 auswählen könnten (und dies auch tun), um neue Plattformen wie die Intel Grantley Entwicklungsplattform mit Strom zu versorgen, da wir insbesondere auf diesem hohen Niveau den derzeit besten Kompromiss zwischen Kosten und Telemetrie bieten.“
Es stimmt grundlegend, dass Stromversorgungen in der Vergangenheit effektiv funktionieren konnten, indem sie einfach Strom bereitstellten und Skalierungsanforderungen erfüllten. Doch Cronk betont, dass heute die Bedeutung intelligenter Systeme steigt, selbst auf Komponentenebene. „Durch unsere Universal-PMICs und ähnliche programmierbare Produkte bieten wir nun Stromversorgungssysteme, die von Softwareingenieuren umprogrammiert werden können. Wenn Ihr Stromversorgungssystem nicht vom Softwareingenieur umprogrammiert werden kann, hebt sich das Gerät auf Ihrer Platine nicht von anderen ab“, unterstreicht er. Glücklicherweise übernimmt Exar in einer Welt der unbegrenzten Möglichkeiten auch weiterhin die Voreiterrolle, wenn es darum geht, „universelle“ Lösungen für Einzelanwendungen zu bieten.