Einfache, kostengünstige Schaltung für ein USB-Ladegerät

Die in Bild 1 beschriebene Schaltung nutzt eine USB-Schnittstelle um einen Verbraucher, der nur wenig Strom benötigt, zu versorgen und einen Lithium-Ion-Akku zu laden. Fällt die Stromversorgung aus dem USB-Anschluss aus, wird der Verbraucher auf Batterieversorgung umgeschaltet.

Bild 1: Gespeist aus einem USB-Port, versorgt die Schaltung einen kleinen Verbraucher und lädt einen als Pufferbatterie dienenden Li-Ion-Akku. Der Eingang von U1 verkraftet Spannungen bis zu 28 V. (Bild: Maxim Integrated)
Bild 1: Gespeist aus einem USB-Port, versorgt die Schaltung einen kleinen Verbraucher und lädt einen als Pufferbatterie dienenden Li-Ion-Akku. Der Eingang von U1 verkraftet Spannungen bis zu 28 V.

Um eine Tiefentladung zu vermeiden, unterbricht ein Trennschalter die Verbindung zum Akku, sobald dessen Spannung auf einen vom Anwender vorgegebenen Wert sinkt. Das Füllstands-Management gehört nicht zum Funktionsumfang dieser Schaltung. Dieser Entwurf lässt sich für mobile Geräte mit geringer Leistungsaufnahme einsetzen, so z.B. für Systeme, die periodisch Datenpakete per Funk übertragen.

Die aus wenigen ICs und externen Bauelementen bestehende Schaltung stellt eine integrierte Lösung dar. Es gibt zwar zahlreiche Lösungen, die sowohl das Schalten des Laststroms als auch das Laden des Akkus unterstützen, aber dieses Design weist eine Reihe von Vorteilen auf: Es handelt sich um eine einfach implementierbare, analog basierte und eigenständige Lösung, die ohne Mikrocontroller auskommt. Darüber hinaus ist die Schaltung flexibel und kostengünstig.

Mit kleinen Abmessungen ist sie für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen geeignet. Ein weiterer Vorzug besteht in seiner Unempfindlichkeit gegenüber schwankenden Eingangsspannungen und Spannungsspitzen.

Die meisten USB-Ladegeräte akzeptieren ausschließlich Spannungen von 4 bis 7 V und können Schaden nehmen, wenn am Eingang mehr als 7 V anliegen. Die Schaltung funktioniert nur, wenn die Eingangsspannung weniger als 7 V beträgt. Sie verkraftet aber Eingangsspannungen bis 28 V.

Die Schaltung enthält einen linearen 1-Zellen-Lader, der aus einer Gleichstromquelle eine einzelne Lithium-Ion-Akkuzelle lädt. Diese Stromquelle liefert den Laststrom und lädt den 1-Zellen-Akku. Der Strom wird hierzu aufgeteilt. Der verfügbare Strom wird mithilfe von RSET festgelegt und dient zur Versorgung des Verbrauchers.

Solange dieser Verbraucher nicht den maximalen Strom von 400 mA aufnimmt, kann der nicht benötigte Strom zum Laden des Akkus genutzt werden. Steht die Gleichstromquelle nicht zur Verfügung und fällt die Zellenspannung unter einen vom Anwender vorgegebenen Wert, aktiviert ein Spannungswächter einen niederohmigen Schalter, um die Akkuzelle vom Verbraucher zu trennen. Damit wird eine Tiefentladung des Akkus verhindert.

Der U1 (MAX8814) ist ein linearer Lithium-Ion-Akkulader, der mit seinem Eingangsspannungsbereich von 4,25 bis 7 V den gesamten USB-Bereich abdeckt. Während der Eingang von U1 Spannungen bis zu 28 V verkraftet, wird sein Ausgang deaktiviert, sobald die Gleichspannung an seinem Eingang die Grenze von 7 V übersteigt.

Die Ladespannung von U1 ist werksseitig fest auf 4,2 V eingestellt. Vom Anwender festgelegt werden kann dagegen der maximale Ladestrom ICHARGE: er beträgt 1,596 V / RSET. Bei einem RSET-Wert von 2,8 kΩ ergibt sich somit ein maximaler Ladestrom von 570 mA.

Bei U2 (MAX9646) handelt es sich um einen stromsparenden Komparator, dessen interne Referenzspannung von 0,2 V mit dem nicht-invertierenden Eingang verbunden ist. Der zur Überwachung der Zellenspannung dienende Komparator besitzt einen Gegentakt-Ausgang. UTRIP beträgt 0,2 V × (R1 + R2)/R2. Die Auslösespannung ist 3,5 V bei R1 = 82,5 kΩ und R2 = 5 kΩ.

Wenn die Zellenspannung auf 3,5 V fällt, schaltet der Ausgang von U2 das IC U3 (MAX14680), einen Batterieschalter mit einem Widerstand von 0,01 Ω, ab. Die Akkuzelle wird so vom Verbraucher getrennt.

No waste – Fashion show vividly reflects the plastics industry’s pursuit of zero waste

What do vinyl sheet protectors, yoga mats, and plastic beads have to do with a unique and fashionable dress that would turn heads at any gathering? Plenty – thanks to the recyclability of plastics and the artistry of students at the Savannah College of Art and Design (SCAD).

The dress (see photo) is just one of the creations from recycled, reused, or repurposed plastics that models will display in the Pursuing Zero Waste Fashion Show at the opening ceremony of NPE2015: The International Plastics Showcase. SCAD students designed the garments and accessories in a partnership program with the producer of the triennial NPE show, SPI: The Plastics Industry Trade Association.
 
The fashion show will take place at 8:30 a.m. in West Hall C on Monday, 23 March 2015, at the start of the five-day NPE2015 exposition at the Orange County Convention Center (OCCC) in Orlando, Florida. Subsequently, the SCAD creations will be on display in the Zero Waste Zone, a special sector of the exhibit floor in the South Hall of the OCCC devoted to the plastics industry’s mandate to reduce, reuse, or recycle its materials.
 
In addition to the garments created from used plastics, the fashion show will also include a design created with 3D printing technology by a SCAD student using bioplastics from Green Dot, Sponsor of the fashion show. It will be one of 13 outfits shown, as well as a number of dazzling accessories also created with recycled, reused, or repurposed plastics.
 
“We found the students at SCAD to be not only talented and creative but also very involved with environmental issues,” said Brad Williams, director of marketing and sales for SPI. “Their designs are vivid demonstrations that recycled plastics can gain new lives in many forms—both as purely utilitarian goods and as objects of beauty. The Pursuing Zero Waste Fashion Show at NPE2015 will add a new dimension to our industry mandate to reduce, reuse, and recycle the valuable materials that make up our products.”
 
The Savannah College of Art and Design is a private, nonprofit, accredited institution conferring bachelor’s and master’s degrees at distinctive locations and online to prepare talented students for professional careers. SCAD offers degrees in more than 40 majors. Visit www.scad.edu for more information.
 
Green Dot will exhibit at NPE2015 at booth S19200 in the Sustainability Pavilion, part of the Zero Waste Zone. Visit www.greendotholdings.com to learn more about their sustainability efforts.

Einfaches RC-Netzwerk reduziert das LDO-Rauschen

Das Thema Rauschen ist für Entwickler leistungsstarker Analogschaltungen besonders wichtig. Speziell wenn es um die Realisierung schneller Taktschaltkreise, A/D-Wandler, D/A-Wandler, VCOs und PLLs geht.

Mit einem Low-Dropout Regler (LDO) lassen sich die genannten Schaltungen versorgen. Das Rauschen von LDOs lässt sich verringern, indem man auf eine Rauschverstärkung in der Nähe von Eins achtet.

Bild 1 zeigt die vereinfachte Blockschaltung eines typischen LDOs mit einstellbarer Ausgangsspannug. Die Spannung UOUT ergibt sich aus dem Produkt der Referenzspannung UR und der Verstärkung des Fehlerverstärkers (1+R1/R2) bei offenem Regelkreis: UOUT = UR × (1+R1/R2). Die Rauschverstärkung entspricht der DC-Verstärkung bei geschlossenem Regelkreis. Durch eine Verringerung der Rauschverstärkung lässt sich das Ausgangsrauschen von LDOs mit einstellbarer Ausgangsspannung reduzieren, wo der Rückkopplungsknoten (Feedback-Knoten) zugänglich ist.

Indem man die Schaltung um ein einfaches RC-Netzwerk erweitert, lässt sich das Ausgangsrauschen reduzieren. Zugleich werden Störungen auf der Spannungsversorgung besser unterdrückt sowie das Verhalten bei Lasttransienten verbessert. Das aus R3 und C1 bestehende Netzwerk reduziert die AC-Verstärkung des Fehlerverstärkers.

Um bei LDOs, die eine geringe Phasenreserve aufweisen oder nicht bei Verstärkung Eins stabil sind, Stabilität sicherzustellen, wählt man R3 so, dass sich beim Verstärker eine HF-Verstärkung von etwa 1,1 ergibt. Zur Reduzierung des Rauschens in der 1/f-Region wählt man C1 so, dass sich eine Frequenz von unter 10 Hz ergibt. Mit dem Netzwerk zur Reduzierung des Rauschens erhält man für den größten Teil der Bandbreite eine AC-Verstärkung in der Nähe des Verstärkungsfaktors Eins. Damit werden Referenzrauschen und das Rauschen des Fehlerverstärkers weniger verstärkt.

Bei diesem Netzwerk zeigt das Rauschverhalten eine wesentliche Verbesserung zwischen 20 Hz und 2 kHz. Über der durch R1 und C1 erzeugten „Null“ sind die Rauscheigenschaften mit dem Rauschreduzierungsnetzwerk fast so wie bei einem Verstärkungsfaktor Eins. Über 20 kHz treffen sich die Verstärkung des Fehlerverstärkers bei geschlossenem Regelkreis und die Verstärkung bei offenem Regelkreis. Damit ist keine weitere Reduzierung der Rauschverstärkung möglich.

Der Versorgungsspannungsdurchgriff (PSRR) über diesen Frequenzbereich lässt sich ebenfalls reduzieren. Die Verbesserung (in dB) beträgt etwa 20×log(1+R1/R3) für Frequenzen unter dem Punkt, an dem die Verstärkungen bei geschlossenem und bei offenem Regelkreis „verschmelzen“. Der gesamte PSRR-Wert steigt um etwa 17 dB von 100 Hz bis 1 kHz. Er sinkt bis etwa 20 kHz, wo die Verstärkungen bei offenem und geschlossenem Regelkreis „verschmelzen“.

Das Rauschreduzierungsnetzwerk verbessert auch das Verhalten des LDOs bei Lasttransienten. Mit dem Rauschreduzierungsnetzwerk kann der LDO innerhalb von 50 μs auf Lasttransienten reagieren (500 μs ohne das Netzwerk).

Ein Nachteil des Rauschreduzierungsnetzwerks ist, dass sich bei C1 = 10 nF die Anlaufzeit von etwa 600 μs auf 6 ms bzw. bei C1 = 1 µF auf 600 ms verlängert. Dies sollte jedoch bei Applikationen, die den LDO nicht ein- und ausschalten, unproblematisch sein, sobald die Schaltung komplett eingeschaltet ist.

Diese Technik eignet sich für LDOs mit Architekturen, die der in Bild 1 gezeigten ähneln. Dort werden Referenzspannungsrauschen und das Rauschen des Fehlerverstärkers von der DC-Verstärkung der geschlossenen Regelschleife verstärkt. LDOs wie die Modelle ADP125, ADP171, ADP1741, ADP1753, ADP1755, ADP7102, ADP7104 und ADP7105 weisen diese Architektur auf und profitieren erheblich vom Einsatz eines Rauschreduzierungsnetzwerks.

Neuere LDOs mit sehr geringem Rauschen wie etwa das Modell ADM7151 profitieren vom Rauschreduzierungsnetzwerk nicht, da die Architektur den LDO-Fehlerverstärker bei Eins-Verstärkung nutzt. Damit sind Referenzspannung und Ausgangsspannung gleich.

Darüber hinaus weist der interne Referenzfilter eine Polstelle unter 1 Hz auf. Das filtert die Referenzspannung und eliminiert praktisch alle Faktoren, die zum Referenzrauschen beitragen.

RHEL atomisiert

Das konzeptionell mit Canonicals auf Ubuntu Core basierendem  Ubuntu Snappy vergleichbare Red Hat Enterprise Linux 7 Atomic Host ist dazu gedacht, schnell und einfach Docker-Anwendungscontainer zu erstellen, um Applikationen darin ausrollen zu können. Auch Parallels und anderer Hersteller verfolgen derzeit ähnliche Initiativen. Red Hat hatte eine Beta-Version von RHEL 7 Atomic bereits Ende vergangenen Jahres vorgestellt.

Schnelles Ausrollen von App-Containern

Bei Red Hat ist Atomic Host ein minimales System zum Bereitstellen essentieller Basisfunktionen, wie systemd und SELinux, sowie der für Containerisierung benötigten Kernelfunktionen, wie Namespaces zum Isolieren der Container und Control Groups (cgroups), die sich um das Zuteilen der Ressourcen des Hosts kümmern. Dabei werden Aktualisierungen nicht mehr über eine konventionelle Paket-basierte Softwareverwaltung, sondern mit Hilfe von RPM-OSTree in Form atomarer Upgrades eingespielt. Da dabei das  gesamte System wie bei einem Image aktualisiert wird, gibt es eine Rollback-Funktion,  mit der das System schnell wieder auf den vorherigen Systemzustand zurück versetzt werden kann.

Portable Container

RHEL 7 Atomic Host kann direkt auf Hardware laufen, spielt seine Stärken aber vor allen im Zusammenhang mit  Cloud-Plattformen wie RHEL OpenStack oder auf Basis eines Hypervisor wie Red Hat Enterprise Virtualization oder VMware vSphere aus . Das Konzept dahinter ist eingängig: der Red-Hat-Unterbau des Betriebssystems sorgt für die nötige Sicherheit, während die von Red Hat mit seinen Partnern geschlossenen Kooperationsverträge sicher stellen,  dass mit Atomic Host und Docker erstellte Applikationscontainer zwischen VMware Sphere/vCloud, Microsoft Azure oder Hyper-V.  Amazon Web Services und Googles Cloud Platform austauschbar  bleiben.

Zum Orchestrieren von Container-Clustern verwendet Red Hat auf das unter Führung von Google entwickelte Kubernetes-Framework.

Southbound API und Northbound API

Die Southbound API, die Schnittstelle zwischen Network Controller und Netzwerkgeräten kann im Netzwerk auch Netzwerkgeräte und deren Konfiguration automatisiert erkennen und anbinden. Außerdem überträgt diese API die Konfigurationsänderungen von Administratoren an die Geräte. Northbound API ist wiederum die Schnittstelle zwischen Administrator und Network Controller. Über diese API nimmt Network Controller die Konfigurationseinstellungen der Administratoren entgegen und zeigt die Überwachungsdaten an. Außerdem dient die Schnittstelle zur Fehlerbehebung von Netzwerkgeräten, dem Anbinden neuer Geräten und weiterer Aufgaben, die Administratoren durchführen müssen.

Bei der Northbound API handelt es sich um eine Representational State Transfer (REST)-API. Die Anbindung ist über eine GUI möglich, mit der PowerShell und natürlich mit Systemverwaltungsprogrammen wie System Center. Die neue Version System Center vNext lässt sich in diesem Bereich nahtlos an den Windows Server vNext Network Controller anbinden, hauptsächlich System Center Virtual Machine Manager vNext. Die Überwachung findet wiederum mit System Center Operations Manager vNext statt.

Windows Server Gateway Management

Der neue Network Controller in Windows 10 Server  kann VMs aber auch physische Server steuern und konfigurieren, die Teil eines Windows Server Gateway-Clusters sind. Auf diesem Weg lassen sich Rechenzentren verknüpfen und in gehosteten Umgebungen die Netzwerke verschiedener Kunden trennen oder verbinden. Sie können sogar VMs im Netzwerk bereitstellen, die Teil eines Windows Server Gateway-Clusters werden, auch als Routing and Remote Access Service (RRAS) Multitenant Gateway bezeichnet.

Neben dem Bereitstellen solcher VMs können Sie auch VPNs und IPSec-Verbindungen zwischen den Netzwerken steuern, überwachen und erstellen. Auch einzelne Rechner lassen sich über diesen Weg über das Internet mit dem Rechenzentrum verbinden, zum Beispiel für die Verwaltung durch externer Administratoren.

Border Gateway Protocol (BGP)Routing erlaubt das Steuern des Netzwerkverkehrs von gehosteten VMs zum Firmennetzwerk eines Unternehmens, auch in gehosteten Umgebungen. Natürlich lassen sich auf diesem Weg nicht nur Server mit Windows Server vNext anbinden, sondern auch Server mit Windows Server 2012 R2. Microsoft bietet dazu auch einige Anleitungen, wie Sie solche Gateways und Netzwerke erstellen:

Tipp aus dem vSphere -Alltag

Wer die Host-Console oder gar SSH dauerhaft nutzt – was nicht zu empfehlen ist, weil insbesondere SSH ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellt, wird den zugehörigen als Konfigurationsproblem bezeichneten Warnhinweis möglicherweise störend finden. Der lässt sich zwar im Web Client leicht weg klicken, das hat jedoch keinen Einfluss auf den nativen vSphere-Client, der die Warnung ebenfalls zeigt.

Umgebungsvariablen anzapfen

Anders herum funktioniert die im Folgenden gezeigte Lösung sowohl für den vSphere-Client, als auch für den Web Client. Dazu wechselt man im Web Client bei in der Bestandsliste markiertem Host in den Tab Verwalten und dann in den Bereich Einstellungen auf der linken Seite. Hier sucht man im Navigationsbereich den Eintrag System / Erweiterte Systemeinstellungen und danach rechts unter Erweiterte Systemeinstellungen nach der Variablen UserVars.SuppressShellWarning. Hier ändert man den Wert von 0 auf 1, wozu man auf den kleinen Stift oben links klickt.

Host-Console oder SSH aktivieren

Zum Aktivieren von SSH meldet man sich mit F2 als root am System Customization-Screen an, wechseln ins Menü Troubleshooting Options und navigiert mit den Cursortasten und [ENTER} zur Option Enable SSH. Wahlweise lässt sich mit  Enable ESXi-Shell die lokale Host-Console aktivieren. Zum Aufrufen der Shell nutzt man die Tastenkombination Alt+F1; zum Verlassen der Shell den Befehl exit. Zurück zum Startbildschirm führt Alt-F2.

 

Diskrete Bauelemente – eine gute Alternative zu integrierten MOSFETs

Bei der Konstruktion von Netzteilen stehen Ingenieure oft vor dem Problem, dass vom Steuerungs-IC nur ein begrenzter Strom verfügbar ist oder dass aufgrund von Gatetreiber-Verlusten zu viel Leistung verloren geht. Zur Lösung dieser Probleme werden häufig externe Treiber verwendet. Halbleiterhersteller bieten komplette MOSFET-Treiberlösungen in Form von integrierten Schaltungen an. Dies ist allerdings in vielen Fällen nicht der kosteneffektivste Ansatz. Oft genügen schon diskrete Komponenten im Wert von wenigen Cents.

Bild 1: Ein einfacher Treiberbaustein kann mehr als 2 Ampere treiben.
Bild 1: Ein einfacher Treiberbaustein kann mehr als 2 A treiben.

Der Schaltplan in Bild 1 zeigt ein Emitterfolger-Paar, das verwendet werden kann, um den Ausgang des Steuerungs-ICs zu puffern. Dadurch kann sich die Treiberleistung des Controllers erhöhen, und die Verlustleistung verlagert sich auf die externen Komponenten. Viele Leute glauben, dass diese Schaltung nicht genügend Ansteuerungsstrom liefert.

Wie die Vorwärtsstrom-Verstärkungskurven (hfe) in Bild 2 zeigen, stellen Hersteller für diese Niedrigstrom-Bauteile normalerweise keine Daten über 0,5 A zur Verfügung. Die Schaltung kann allerdings wesentlich höhere Ströme als 0,5 A liefern, wie die Oszilloskop-Wellenform in Bild 1 zeigt. Für diese Wellenform wurde der Treiber aus einer 50-Ohm-Quelle versorgt und mit einem 0,01-µF-Kondensator geladen, der mit einem 1-Ohm-Widerstand in Reihe geschaltet war. Das dargestellte Signal zeigt die Spannung am 1-Ohm-Widerstand, der Maßstab des Diagramms ist 2 A pro Unterteilung. Die Abbildung zeigt auch, dass der MMBT2222A fast 3 A bereitstellen kann und der MMBT3906 eine Stromsenke von 2 A möglich macht.

Bild 2: Treiber mit höheren Stromstärken wie der FMMT618 können die Leistung verbessern (oben: MMBT3904 / unten: FMMT618)
Bild 2: Treiber mit höheren Stromstärken wie der FMMT618 können die Leistung verbessern (oben: MMBT3904 / unten: FMMT618)

In der Realität würden die Transistoren mit ihren Komplementärtypen kombiniert (MMBT3904 für den 3906 und MMBT2907 für den 2222). Diese beiden Versionen wurden zu Vergleichszwecken dargestellt. Die Bauteile sind auch mit höherer Stromstärke und höherer Vorwärtsstrom-Verstärkung (hfe) erhältlich.

Das Paar FMMT618/718 bietet hfe‘s von fast 100 bei 6 A (Bild 2). Diskrete Bauteile sind zwar keine so elegante Lösung wie integrierte Treiber, sie können jedoch eine kostengünstigere Lösung mit besseren Wärme- und Stromstärkenkapazitäten darstellen.

Bild 3 zeigt eine Variation des einfachen Treibers, mit der Sie eine Isolationsgrenze überschreiten können. Ein Signalwandler wird durch ein symmetrisches bipolares Treibersignal angesteuert. Die Sekundärseite des Transformators wird zur Stromerzeugung für den Treiber und zur Erzeugung des Treiber-Eingangssignals verwendet.

Bild 3: Mit einigen weiteren Teilen können Sie einen isolierten Treiber bauen.
Bild 3: Mit einigen weiteren Teilen können Sie einen isolierten Treiber bauen.

Die Dioden D1 und D2 dienen zur Gleichrichtung der Spannung vom Transformator, während die Transistoren Q1 und Q2 den Ausgangswiderstand des Transformators verringern, um starke Stromimpulse zu erzeugen und das am Ausgang verbundene FET-Gate zu entladen. Die Schaltung ist mit einer Eingangs-Einschaltdauer von 50 % äußerst effizient (unteres Treibersignal in Bild 3), da sie das negative FET-Gate ansteuert und eine schnelle Abschaltung ermöglicht, was die Schaltverluste minimiert. Dadurch ist sie ideal für den phasenverschobenen Vollbrückenwandler.

Wenn Sie am oberen Treiber eine Signalform von unter 50 % verwenden (Bild 3), sollten Sie eine Spannungsbegrenzung des Transformators in Erwägung ziehen. Dadurch wird verhindert, dass der FET versehentlich durch Überschwingen nach den Übergängen eingeschaltet wird.

Zusammenfassend können Sie mit diskreten Treibern Geld sparen. Diskrete Bauteile im Wert von rund 0,04 US-Dollar können Elemente mit mehr als den zehnfachen Kosten in Treiber-ICs ersetzen. Die diskreten Treiber können Ansteuerungsströme von mehr als 2 A liefern und ermöglichen Ihnen eine Leistungsreduktion des Steuerungs-ICs. Außerdem eliminieren sie die hohen Schaltströme an den Steuerungs-ICs, wodurch sich das Regelverhalten und das Rauschverhalten verbessern können.

Von Robert Kollman, Texas Instruments.

Monolithischer Flyback-Wandler ohne Optokoppler

Traditionell verwendeten galvanisch getrennte Stromversorgungen einen Optokoppler in der Rückkoppelschleife, um die Regelinformationen über die Potenzialgrenze hinweg zu übertragen. Unglücklicherweise variiert die Verstärkungscharakteristik eines Optokopplers sehr stark mit der Temperatur und Lebensdauer, was die Schwierigkeiten der Schleifenkompensation einer Stromversorgung erhöht.

Die Produktlinie der Flyback-Wandler ohne Optokoppler von Linear Technology, wie der LT3573, LT3574, LT3575, LT3511, LT3512 und LT8300, vereinfachen das Flyback-Design, da sie ein spezielles Messverfahren auf der Primärseite beinhalten und damit die Notwendigkeit für einen Optokoppler eliminieren.

Der monolithische Flyback-Wandler ohne Optokoppler LT8302 besitzt einen integrierten 65-V-/3,6-A-DMOS-Leistungsschalter mit interner Schleifenkompensation und Soft-Start. Der LT8302 kann mit Eingangsspannungen zwischen 2,8 V und 42 V arbeiten und liefert eine Ausgangsleistung von bis zu 18 W. Bei geringer Last hat er einen Burst-Modus mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung, was zu geringen Leistungsverlusten im Standby-Modus und geringer benötigter externer Komponentenanzahl führt.

Leistungsfähigkeit und einfacher Einsatz

Bild 1: Vollständiger, galvanisch getrennter 5-V-Flyback-Wandler mit einem Eingangsspannungsbereich von 2,8 V bis 42 V (Linear Technology)
Bild 1: Vollständiger, galvanisch getrennter 5-V-Flyback-Wandler mit einem Eingangsspannungsbereich von 2,8 V bis 42 V

Der LT8302 vereinfacht die Entwicklung eines galvanisch getrennten Flyback-Wandlers, indem er die isolierte Ausgangsspannung direkt am Flyback-Signal auf der Primärseite abtastet. Diese Lösung erfordert für die Regelung keine dritte Wicklung oder einen Optokoppler. Die Ausgangsspannung wird über zwei externe Transistoren und einen optionalen temperaturkompensierten Widerstand programmiert. Durch das Integrieren der Schleifenkompensation und dem Soft-Start, minimiert der Baustein die Anzahl der erforderlichen externen Komponenten, wie in Bild 1 dargestellt. Die Betriebsart Boundary-Modus erlaubt den Einsatz von Trafos moderater Größe, unter Beibehaltung einer exzellenten Lastregelung. Der Betrieb im Burst-Modus mit geringer Ausgangspannungswelligkeit resultiert in einem hohen Wirkungsgrad bei geringen Lasten, wobei gleichzeitig die Welligkeit der Ausgangsspannung minimiert wird.

Bild 2: Wirkungsgrad der Flyback-Wandlung für den Wandler in Bild 1 (Bild: Linear Technology)
Bild 2: Wirkungsgrad der Flyback-Wandlung für den Wandler in Bild 1

Bild 1 zeigt eine komplette Flyback-Schaltung mit dem LT8302. Dieser Wandler besitzt bis zu 85% Wirkungsgrad, wie in Bild 2 dargestellt, und hat dank seinem geringen Ruhestromeinen Wirkungsgrad von 82% mit einem Verbraucher von 10 mA und 5 V Eingangsspannung.

Geringer IQ, geringe Vorlast und hoher Wirkungsgrad

Bei sehr kleinen Lasten reduziert der LT8302 die Schaltfrequenz und behält gleichzeitig die minimale Strombegrenzung bei. Unter diesen Bedingungen geht er in den Burst-Modus mit geringer Welligkeit der Ausgangsspannung über, in dem der Baustein zwischen Schlaf- und Schalt-Modus hin und her schaltet. Der typische Ruhestrom liegt bei 106 µA im Schlaf- und 380 µA im Schalt-Modus, was den effektiven Ruhestrom weiter reduziert.

Die typische minimale Schaltfrequenz liegt etwa bei 12 kHz, wobei die Schaltung eine sehr kleine Vorlast benötigt (typisch 0,5% der Volllast). Deshalb sind die Leistungsverluste des LT8302 im Standby-Modus sehr gering – eine Voraussetzung für Applikationen, die einen hohen Wirkungsgrad bei ständig eingeschalteten Systemen erfordern.

Stromversorgungen mit negativer Eingangsspannung

Bild 3: Auf-/Abwärtswandler mit negativer Eingangsspannung und positiver Ausgangsspannung (Bild: Linear Technology)
Bild 3: Auf-/Abwärtswandler mit negativer Eingangsspannung und positiver Ausgangsspannung

In einer typischen Stromversorgung mit negativer Eingangsspannung ist der Masse-Pin des ICs mit dem negativen Eingangspegel, einer variierenden Spannung, verbunden ist. Als Ergebnis ändert sich seine Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung, vorausgesetzt dass keine Pegel anhebende Schaltung eingesetzt wird. Das besondere Rückkoppel-Messverfahren des LT8302 kann direkt über die Signalform der Schaltknotenspannung einfach eine geregelte Ausgangsspannung kreieren, was die Pegel anhebende Schaltung eliminiert, die sonst nötig wäre.

 

Bild 3 zeigt einen einfachen Auf-/Abwärtswandler mit negativer Eingangs- und positiver Ausgangsspannung und Bild 4 stellt einen einfachen Abwärtswandler mit negativer Ein- und Ausgangsspannung dar.

Bild 4: Abwärtswandler mit negativer Eingangsspannung und negativer Ausgangsspannung (Bild: Linear Technology)
Bild 4: Abwärtswandler mit negativer Eingangsspannung und negativer Ausgangsspannung

Der LT8302 arbeitet über einen Eingangsspannungsbereich von 2,8 bis 42 V und liefert bis zu 18 W an galvanisch getrennter Ausgangsleistung, ohne dazu eine dritte Wicklung oder einen Optokoppler zu benötigen. Er beinhaltet eine ganze Reihe an Funktionen, die die Komponentenanzahl minimieren, wie der Betrieb im Burst-Modus mit sehr geringer Welligkeit der Ausgangsspannung; internem Soft-Start, Unterspannungssperrfunktion, Temperaturkompensation und interner Kompensation der Rückkoppelschleife.

Der LT8302 eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen, angefangen bei batteriebetriebenen Systemen, über Stromversorgungen im Automobil, in der Industrie, in der Medizintechnik und Telekommunikation sowie galvanisch getrennten Hilfs-/Betriebsstromversorgungen. Der hohe Integrationsgrad resultiert in einfacher Anwendbarkeit, geringer externer Komponentenanzahl, hohem Wirkungsgrad und einer vielseitigen Lösung zur Bereitstellung von galvanisch getrennter Stromversorgungsleistung.

Tool Gitrob findet Daten bei GitHub

Oft landen ungewollt private Daten bei GitHub. Das neue Tool Gitrob, findet diese verloren gegangenen Daten. Der Nutzer entscheidet, ob im eigenen Code oder dem anderer Nutzer gesucht wird.

Immer wieder werden von Entwicklern unbeabsichtigt Daten auf GitHub hochgeladen. Vor allem SSH-Schlüssel und Zugangsdaten für AWS-Konten wurden des Öfteren entdeckt. Aber auch Firmendaten sind dort oft ungewollt verfügbar. Um das zu verhindern, hat Michael Henriksen vom Sicherheitsdienst bei SoundCloud Gitrob entwickelt. Gitrob findet Daten in Quellcode von Programmen und Skripten die auf GitHub gelagert werden.

Das Tool besteht aus einem lokalen Webserver und einer Kommando Zeilen-Komponente. Dieses Ruby-Programm sucht den Zielquellcode nach gewissen Muster ab, welche meist mit Daten verbunden sind. Bei einer großen Organisation kann der Scan-Vorgang längere Zeit beanspruchen. Nach Beendigung der Suche, wird der Webserver gestartet und zeigt seine Suchergebnisse geordnet in einem Browser an. Die Ergebnisse werden anschließend in einer PostgreSQL-Datenbank gespeichert.

Gitrob hat jedoch auch große Nachteile. Entwickler können das Tool zum Durchsuchen des eigenen Codes nutzen, dennoch kann es ebenso für Angriffe auf den öffentlichen Quellcode anderer GitHub-Nutzer-Konten genutzt werden. Auch wenn keine direkten SSH-Schlüssel erbeutet werden, sind die in Erfahrung gebrachten Informationen vielleicht dennoch von Nutzen. Wie Henriksen erläutert, ist es möglich, dass ein Angreifer Erkenntnisse gewinnt, welcher Mitarbeiter einer Firma wichtige Passwörter und Zugang zum internen Quellcode hat. Mit diesem Wissen können gezielte Phishing-Angriffe gestartet werden.