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Application Note
Mit der Verbreitung von Cloud-Computing und Smartphones und der Einführung von 5G im Jahr 2020 nimmt die im Internet bewegt Datenmenge zu, da zu den vorhandenen Dokumenten, Bildern und Audiodaten weitere hochvolumige Video- und Spieldaten hinzukommen.
Darüber hinaus entwickeln sich Technologien weiter, wie das Beispiel der KI zeigt, und es findet eine digitale Transformation (DX) statt, die sich aus der Verwendung großer Datenmengen und dem Internet der Dinge (IoT) ergibt. Um diese Fortschritte zu ermöglichen, wird jedoch eine große Anzahl an Hochleistungsservern benötigt, die große Datenmengen verarbeiten können. In Verbindung mit der erhöhten Leistung von Prozessoren und verschiedenen Arten von ICs sind höhere Taktgeschwindigkeiten der Stromversorgungs-ICs auf Serverplatinen, hohe Stromeinsparung, Miniaturisierung, Maßnahmen gegen Rauschen in Datenleitungen und Maßnahmen gegen Überspannungen zu dringenden Themen geworden. Hier stellen wir TDK-Produkte vor, mit denen diese Probleme angegangen und gelöst werden können. Dazu gehören die Ferrit-Leistungsinduktoren der VLBU-Serie, die mit den hocheffizienten Anforderungen von VR13- und VR14-Anwendungen kompatibel sind, die DC/DC-Wandler der FS-Serie mit eingebettetem μPOL™, Lösungen, welche die ALT-Serie von Pulsübertragern oder die ACM-Serie von Gleichtaktfiltern und -drosseln sowie Chip-Varistoren und keramische Transienten-Überspannungsunterdrücker verwenden, die zum Überspannungsschutz eingesetzt werden.

Contents

PowStromversorgungs-Schaltungsblöcke und TDKs Produktangebot

Abbildung 1. Stromversorgungs-Schaltungsblöcke und TDKs Produktangebot

Spannungsregler-module (VRM) für Antriebsprozessoren

Die CPU-Stromversorgungsplatine wandelt Wechselspannung über ein Front-End-Netzteil in Gleichspannung um und versorgt die Hauptplatine mit Gleichstrom von 12 V, 5 V und 3,3 V. Die aktuellen CPU-Betriebsspannungen liegen bei 1,5 V und darunter, und die von der Front-End-Einheit gelieferte Spannung ist nicht geeignet. Folglich wird ein Spannungsregler­modul (VRM) verwendet, um die 12 V Gleichstromleistung in die von der CPU verwendete Spannung umzuwandeln. Die CPU-Versorgungsspannung nimmt von Jahr zu Jahr ab, um einen niedrigen Stromverbrauch und hohe Betriebsgeschwindigkeiten zu erreichen (Abbildung 2 (a)), und mit abnehmender Spannung wird der zulässige Spannungsschwankungswert kleiner (bei einer 5%igen Toleranz der Ausgangsspannung beträgt die Toleranz bei 1 V 50 mV, bei 0,8 V jedoch nur 40 mV), und ein VRM ist erforderlich, um ein schnelles Einschwingverhalten zu ermöglichen. Wenn der Strom 50 A übersteigt, ist es schwierig, dies mit einem einzigen DC/DC-Wandler zu erreichen, und es wird stattdessen eine mehrphasige Schaltung (Abbildung 2 (b) und 2 (c)) mit einem Hochstrom-VRM verwendet.

Die Bedingungen für den in einer solchen Schaltung verwendeten Leistungsinduktor sind niedrige Induktivität, hoher Strom, platzsparend und verlustarm, und die VLBU-Serie (Tabelle 1) ist dafür geeignet.
Die VLBU-Serie erfüllt die für VR13- und VR14-Anwendungen erforderlichen Hocheffizienz-Bedingungen.

Abbildung 2. Kernspannung und mehrphasige Schaltung
Tabelle 1. Die Ferrit-Leistungsinduktoren der VLBU-Serie sind mit den für VR13- und VR14-Anwendungen erforderlichen Hocheffizienz-Bedingungen und ihren Merkmalen kompatibel

Darüber hinaus bietet TDK Unterstützung für eine einfache Layoutgestaltung mit dem ultrakompakten POL mit eingebetteten ICs.
Die Ausgangsspannung und verschiedene Einstellungen können zum Zeitpunkt des Versands der IC entsprechend den Anwendungsbedingungen programmiert werden. Bitte wenden Sie sich für Einzelheiten an uns.

Abbildung 3. DC/DC-Wandler der FS-Serie mit integriertem μPOL™ und zugehörige Funktionen

Datenleitungs-Schaltungsblöcke und TDKs Produktangebot

Abbildung 4. Datenleitungs-Schaltungsblöcke und TDKs Produktangebot

Kabelgebundene LANs werden für Kabelverbindungen verwendet, und Ethernet wird dabei derzeit als Standard verwendet.
Das Datenvolumen wächst von Jahr zu Jahr, und die Übertragungsgeschwindigkeiten steigen auf 100 MbE, 1 GbE und 10 GbE. Es gibt auch einen Trend zur Montage mehrerer Pulsübertrager auf einer einzigen Platine, und es besteht ein Bedarf an kleinen Baugrößen. Auf dem aktuellen Markt für Pulsübertrager machen Produkte mit Ringkernaufbau den größten Teil der Produkte aus, aber TDK verwendet originelle Strukturdesigns, um SMD-Produkte zu schaffen, die mit automatisierten Strukturen kompatibel sind. Darüber hinaus wird in der Produktion eine automatisierte Wicklung eingesetzt, die zu einer stabilen Qualität beiträgt.

Abbildung 5. Lösungen, welche die ALT-Serie von Pulsübertragern und die ACM-Serie von Gleichtaktfiltern/-drosseln verwenden

Da in verkabelten LANs Kabel verwendet werden, kann es beim Anschließen oder Abtrennen eines Steckers zu einem ESD-Ausfall kommen oder es kann durch einen Stromstoß, Blitzschlag usw. eine Überspannung in die Datenleitung gelangen, was zu einer Beschädigung des ICs führen kann. Als Gegenmaßnahme ist für jeden Ein-/Ausgangspin ein Schutzelement eingebaut, um Überspannungen zu reduzieren. Die Chip-Varistoren der TDK CT-Serie sind kleiner als andere Schutzelemente und haben ausgezeichnete Eigenschaften zur Überspannungsunterdrückung.

Abbildung 6. Überspannungsschutzgeräte: Chip-Varistoren und keramische Überspannungsunterdrücker