logotypen
 
 

IN FOCUS

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Lue lisää...

Monimutkaisen ja tehosyöpön tietotekniikan energiatehokkuutta pitää vielä parantaa, jotta asiakkaiden vaatimukset järjestelmien kustannustehokkuudesta ja ympäristövaikutuksista voidaan täyttää. Digitaalisesti toimivat tehomuuntimet ovat tärkeä osa näitä ratkaisuja.

 Artikkelin kirjoittaja Bob Cantrell toimii sovellusinsinöörinä Ericsson Power Modules -yhtiössä.

Energian hinnan yleinen nousukehitys vaatii entistä energiatehokkaampaa datankäsittelyä esimerkiksi teollisuuden säätöjärjestelmissä, pilvipalveluissa, yritysten tietojärjestelmissä ja tietoliikenteessä. Yhtenä vastauksena tähän kysyntään ovat digitaaliset tehomuuntimet, jotka vähentävät tehokkaasti energiahäviöitä läpi koko tehonsyöttöjärjestelmän aina AC-DC-etuasteista palvelinyksiköiden kuormapisteiden PoL-muuntimiin (Point-of-Load).

Perinteiset tehomuuntimet, kuten analogiset PoL-kuormapistemoduulit, on suunniteltu kiinteiden parametrien mukaisesti. Näin ne voivat tarjota suorituskykynsä eri kuormitustilanteisiin vain niihin haettuna kompromissiratkaisuna, kun datajärjestelmän laskentakuorma ja sen myötä tehonkulutuksen tarve vaihtelevat laajasti minimin ja maksimin välillä.

Tämän päivän digitaaliset muuntimet sen sijaan valvovat ja digitoivat kaiken aikaa lähtöjännitettään sekä syöttävät digitoidut arvot mikro-ohjaimessa ajettavalle algoritmille, joka muodostaa tarvittavat ohjaussignaalit. Ohjausstrategiaa voidaan siten muuttaa dynaamisesti suorituskyvyn optimoimiseksi eri käyttötilanteiden mukaan minä ajankohtana hyvänsä.

Digitaalisen tehon edut

Tämä digitaalisten tehomuuntimien ylimääräinen mukautuvuus tarjoaa useita arvokkaita etuja. Muuntimen hyötysuhde voi olla paljon tasaisempi koko kuormitusalueella, etenkin keveillä kuormilla, joilla analogiset muuntimet toimivat melko huonolla hyötysuhteella. Lähtöjännitettä voidaan myös säätää järjestelmän hyötysuhteen optimoimiseksi.

Lisäksi niihin sovelluksiin, joilla on hyvin erikoinen tulo- tai lähtöjännite tai kapasitiivinen kuorma, digitaalisen muuntimen säätösilmukka voidaan optimoida tuottamaan vankka ja stabiili toiminta, jolla kuormituksen transienttivastekin saadaan entistä paremmaksi. Tämä optimointi myös minimoi lähtöasteessa tarvittavien erotuskondensaattoreiden lukumäärän järjestelmän vaatimuksissa annetulla transienttivasteella. Tämän ansiosta päästään optimoituihin kustannuksiin ja minimoituun piirilevyalaan.

DLC-ominaisuudella (Dynamic Loop Compensation) varustetut digitaaliset PoL-muuntimet (kuten Ericssonin 60 A BMR466) mittaavat tehonsiirron ominaisuuksia ja laskevat sopivasti kompensoivan PID-säädön kertoimet. Kun lähtöjännitteen nousu on päättynyt, DLC-algoritmi aloitetaan ja uusi optimoitu kompensointiratkaisu (PID-asetus) löydetään ja otetaan käyttöön. DLC eliminoi kokonaan tarpeen suunnitella erityisiä stabilointipiirejä muuntimelle ja minimoi samalla suodinkondensaattorien tarpeen.

Suunnittelun yksinkertaistamisen lisäksi digitaalinen tekniikka vähentää muunninkomponenttien lukumäärää, mikä puolestaan alentaa palvelimien piirilevyalan tarvetta ja nopeuttaa samalla koko järjestelmän tuontia markkinoille. Levyalan supistuminen on ensiarvoisen tärkeää, sillä kyseessä ovat erittäin kalliit monikerroksiset emolevyt, joille on joissakin monimutkaisissa järjestelmissä voitu sijoittaa jopa kymmeniä PoL-muuntimia, jotka syöttävät tehoa useisiin eri jännitetason syöttölinjoihin esimerkiksi suorittimille, FPGA-lohkoille ja sovelluskohtaisille ASIC-piireille. Esimerkiksi mainittu BMR466-muunnin voi toimia puolella kuormalla jopa 94,4 prosentin hyötysuhteella, kun tulojännite on 5 volttia ja lähtöjännite 1,8 volttia.

Digitaalimuuntimien myötä vähenevä komponenttimäärä parantaa myös järjestelmän luotettavuutta. BMR466-muuntimen keskimääräiseksi vikaväliksi (MTBF) on laskettu 50 miljoonaa tuntia teollisuusstandardin mukaisella Telcordia-menetelmällä. Lisäksi kyseisen muuntimen edistynyt lämpötalous varmistaa, että moduuli säilyttää erittäin korkean luotettavuustasonsa myös ilman lisäjäähdytystä.

Kun moduulin LGA-koteloratkaisua vielä tehostetaan optimoidulla juotospisteiden sijoittelulla, se kykenee haihduttamaan hukkalämpöä erittäin tehokkaasti ja yltää erinomaiseen lämpösuorituskykyyn. Moduulin sisäinen rakenne on optimoitu edistämään häviötehon tehokasta siirtymistä pois teho-FET-transistoreilta, jotka ovat PoL-moduulin ensisijaisia lämmönlähteitä.

BMR466-moduuli on profiililtaan vain 0,276 tuumaa korkea, mikä vähentää merkittävästi kotelon haittavaikutusta jäähdytysilman kiertoon. Korkea hyötysuhde yhdessä huippuluokan lämpöominaisuuksien kanssa antaa mahdollisuuden syöttää moduulin kautta huomattavasti suurempia virtoja merkittävästi pienemmällä levyalalla kuin muilla vastaavilla muuntimilla.

Moduulin viemä levyala on ainoastaan 0,98 x 0,55 tuumaa, joten sen voi helposti sijoittaa hyvin lähelle kuormaa, mikä auttaa parantamaan tehonsyötön transienttiominaisuuksia. Yli 60 ampeerin virtoja tarvitseville järjestelmille voidaan enimmillään kytkeä rinnakkain jopa kahdeksan BR466-moduulia, jotka yhdessä kykenevät syöttämään 480 A virran kuormaan. Kun käytetään useita moduuleja, kaksi tai useampia yksivaiheisia muunninmoduuleja voidaan synkronoida ulkoisella kellosignaalilla vaiheen jakamiseksi, mikä alentaa merkittävästi tulovirran värinää ja vähentää vastaavasti kapasitanssivaatimuksia sekä ehkäisee hyötysuhteen heikentymistä.

Korkeamman hyötysuhteen, yksinkertaisemman rakenteen ja paremman luotettavuuden lisäksi BR466:n kaltaiset kuormapistemuuntimet antavat analogisia moduuleja paremman mahdollisuuden valvoa tulo- ja lähtöjännitteitä, sisäistä lämpötilaa, toimintajaksoja (duty cycle) ja kytkentätaajuuksia. Muuntimen asetusten nopean ja tarkan säätämisen lisäksi tämä antaa mahdollisuuden koko isäntäjärjestelmän valvontaan ongelmien havaitsemiseksi tehonsyötössä tai emolevyllä sekä huolto- ja ylläpitotoimien vaatimusten määrittelemiseksi.

Suunnittelu ja konfigurointi

Ericssonin 3E-sarjan muiden digitaalisten PoL-moduulien tapaan BR466-muunninta tuetaan Power Designer -työkaluohjelmistolla. Työkalupaketin välineet kattavat sekä kehitystyön että prototyyppien tuottamisen ja moduulien konfiguroinnin asettamat vaatimukset tuotantoympäristössä. Suunnittelijat voivat ohjelmiston avulla rakentaa järjestelmänsä valmiiksi jo ennen moduulien ja muiden komponenttien hankkimista sekä käyttää ohjelmistopaketin työkaluja yhdessä evaluointikorttien kanssa.

Power Designer -ohjelmisto helpottaa huomattavasti digitaalisten tehomoduulien asennusta ja alustusta esimerkiksi tarjoamalla pääsyn muuntimen säätösilmukkaan kuorman transienttivasteen ja vakauden optimoimiseksi. Lisäksi tulo- ja lähtösuotimet voidaan optimoida käyttäen mahdollisimman vähän kondensaattoreita, minkä ansiosta päästään koko järjestelmässä alhaisempiin materiaalikuluihin ja nopeampaan markkinoille tuomiseen.

Ohjelmiston työkalujen avulla voidaan konfiguroida sekä yksinkertaisia järjestelmiä että useita moduuleja ja monivaiherakenteita sisältäviä laajoja järjestelmiä. Suunnittelijat voivat välineiden avulla hallita myös järjestelmän virranjakoa, jaksotus- ja seurantatoimia, synkronointia sekä vaiheenjakamista.

Lisäksi on mahdollista valvoa reaaliajassa tärkeimpiä parametreja kuten lämpötilaa, jännitettä ja virtaa, mikä auttaa tunnistamaan ja korjaamaan kaikkia mahdollisia vikoja ja toimintavirheitä. Kun järjestelmä on saatu valmiiksi, käyttäjät voivat helposti tuottaa konfigurointitiedostot, jotka voidaan suoraan syöttää eri yksiköihin tuotantolinjalla.

Digitaalimuuntimien sovellukset

Kaikenlaisten laitteiden suunnittelijat ovat kiinnostuneita PoL-muuntimista, jotka voivat tarjota entistä korkeamman hyötysuhteen aiempaa pienemmällä piirilevyalalla säilyttäen samalla järjestelmän luotettavuuden ja vakaan toiminnan. BMR466-moduuli on oivallinen sovelluksissa, jotka vaativat tavallista suuremman tehon syöttämistä entistä pienemmässä tilassa ilman kompromisseja luotettavuudessa sekä vailla tarvetta lisävarusteisiin kuten tuulettimiin ja jäähdytyslevyihin.

BMR466-moduulin parannetut lämpöominaisuudet antavat kohdelaitteille mahdollisuuden toimia luotettavasti pitkiä aikoja. Muunnin pystyy syöttämään kuormaan 60 ampeerin virtaa 1,8 voltin lähtöjännitteellä, kun ympäristön lämpötila on +70 astetta ja ilman virtausnopeus yksi metri sekunnissa. Lähtövirran alenemiskäyrä (derating) kuvassa 1 osoittaa, että tämä muunnin yltää samoilla ilmanvirtausarvoilla merkittävästi parempiin lämpöominaisuuksiin kuin muut vastaavat PoL-muuntimet.

Kuva 1. BMR466-muuntimen lähtövirran aleneminen verrattuna tavanomaisiin muuntimiin ilman lisäjäähdytystä. Parannetut lämpöominaisuudet lisäävät käytön luotettavuutta.

Pian ohjelmisto määrää tehon

BMR466-moduuli on yhteensopiva PMBus-käskykannan kanssa, mikä tekee siitä käyttövalmiin seuraavan sukupolven ohjelmallisesti ohjatuissa tehonhallinnan arkkitehtuureissa. Seuraavan polven järjestelmät pystyvät tehokkaasti hyödyntämään digitaalisten muuntimien sopeutumiskykyä, mikä tarjoaa hyvin monipuolisia toimintatapoja. Ohjelmallisesti ohjattu tehonhallinta saavuttaa mukautumisessa ja reagointikyvyssä tasoja, joita ei ole koskaan aiemmin nähty.

Nyt kun BMR466:n kaltaiset moduulit ovat kohottaneet hyötysuhteen entistä korkeammalle tasolle, ohjelmistollinen tehonmäärittely auttaa löytämään muita lisäetuja järjestelmätasolle asti. Dynaaminen välijännitteiden säätö ja vaiheenjakaminen ovat hyviä esimerkkejä tekniikoista, joita voidaan soveltaa muokkaamalla muuntimien toimintaa reaaliaikaisesti PMBus-komentojen avulla. Näin voidaan edelleen parantaa järjestelmien hyötysuhdetta, luotettavuutta ja ohjattavuutta huomispäivän hajautetuissa tehonsyöttöjärjestelmissä.

MORE NEWS

Trumpin politiikka voi nostaa seuraavan iPhonen hintaa jopa 40 prosenttia

USA Todayn mukaan Applen iPhonet saattavat kallistua jopa 43 prosenttia Yhdysvaltain presidentin Donald Trumpin uusien tullien seurauksena. Trump ilmoitti keskiviikkona laajasta uudesta tullisuunnitelmasta, jonka tavoitteena on vauhdittaa yhdysvaltalaista tuotantoa. Tämä sisältää 34 prosentin lisätullit Kiinasta tuotaville tuotteille, mikä nostaa kokonaistullin 54 prosenttiin – korkeimmaksi Yhdysvaltain historiassa Kiinaa kohtaan.

Tänä vuonna jo joka viides uusi auto kulkee sähköllä

Sähköautojen suosio jatkaa kasvuaan haasteista ja epäilyksistä huolimatta. Uusimpien tilastojen mukaan vuonna 2025 jo 18 % maailmanlaajuisista autokaupoista kohdistuu sähköautoihin – kolme kertaa enemmän kuin viisi vuotta sitten.

Microsoft lähti liikkeelle 50 vuotta sitten BASIC-tulkista

Microsoft juhlii tänä vuonna 50-vuotista taivaltaan, ja juhlan kunniaksi yhtiön perustaja Bill Gates julkaisi alkuperäisen ohjelmakoodin, joka käynnisti koko teknologiayrityksen – Altair BASIC -tulkin. Gatesin mukaan kyseessä on "siistein koodi, jonka olen koskaan kirjoittanut".

Rohde lisäsi tehoa EMC-mittauksiin

Rohde & Schwarz on julkaissut päivitetyn version ELEKTRA-ohjelmistostaan, joka tuo lisää tehoa ja automaatiota EMC-mittauksiin. Uusi ohjelmistoversio tukee kaikkia ajankohtaisia EMC-standardeja eri toimialoilla – mukaan lukien kaupallinen elektroniikka, autoteollisuus, langattomat järjestelmät, puolustus ja ilmailu.

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Tamperelaissiru purkaa useampia audiovirtoja kuin mikään muu prosessori

Tamperelainen VLSI Solution on julkaissut uuden sukupolven audioprosessorin, joka asettaa uudet standardit äänenkäsittelylle sulautetuissa järjestelmissä. VS1073-uutuuspiiri pystyy purkamaan ja käsittelemään enemmän äänenpakkausmuotoja kuin mikään muu prosessori markkinoilla – mukaan lukien uudet tuetut formaatit kuten ALAC, DSD, Opus ja AC-3.

Uusi LUMI-supertietokone yllättää: kylkeen tulee kvanttitietokone

Suomeen rakennetaan maailman tehokkainta tekoälysupertietokonetta, ja sen rinnalle kehitetään nyt myös täysin uusi kvanttilaskenta-alusta. LUMI AI Factory -hankkeen johtaja Pekka Manninen vahvistaa, että uusi huippuluokan laskentaympäristö käynnistyy keväällä 2027.

Samsungin uusin tuo tekoälyn jäässä oleville tablettimarkkinoille

Tablettimarkkinat hakevat suuntaa, mutta Samsung uskoo tekoälyyn. Yhtiö julkaisi 2. huhtikuuta uuden Galaxy Tab S10 FE -sarjan, joka tuo älykkäät ominaisuudet yhä useamman käyttäjän ulottuville. Vaikka markkina kokonaisuudessaan junnaa lähes paikallaan, Samsung pyrkii herättelemään sitä AI-pohjaisella tuottavuudella ja kevyellä muotoilulla.

Trumpin tullit aiheuttavat suurta epävarmuutta puolijohdealalla

Yhdysvaltain presidentti Donald Trump on ilmoittanut uusista tullipolitiikoista, jotka uhkaavat horjuttaa puolijohdeteollisuuden globaaleja toimitusketjuja. Trumpin hallinto on määrännyt 10 prosentin perustullin kaikkiin tuontituotteisiin ja jopa 32 prosentin tullit valikoiduille maille, kuten Taiwanille. Vaikka Taiwanin puolijohteet ovat toistaiseksi tullivapaita, alan toimijat elävät epävarmuudessa mahdollisista tulevista muutoksista.

Maailman ensimmäisessä MEMS-kompassissa ei ole liikkuvia osia

Ranskalainen teknologiayritys SBG Systems on esitellyt maailman ensimmäisen MEMS-pohjaisen gyrokompassin, joka kykenee määrittämään suunnan ilman GNSS-apua ja täysin ilman liikkuvia osia. Tämä inertianavigoinnin läpimurto avaa uuden luvun tarkassa ja kompaktissa paikannuksessa, erityisesti merenkulun ja robotiikan sovelluksissa.

Cadence demosi eurooppalaisvoimin kehitettyä ajoneuvojen SoC-piiriä

Euroopassa pitäisi vähentää riippuvuutta sekä kiinalaisesta että amerikkalaisesta tekniikasta. Muutaman viikon takaisilla Nürnbergin Embedded World -messuilla nähtiinkin tähän suuntaan kasvavia versoja. Esimerkiksi Cadence ja saksalainen Dream Chip Technologies esittelivät uuden sukupolven älykkään SoC-järjestelmäpiirin ajoneuvosovelluksiin.

LUMI-tekoälytehdas on yksi ensimmäisiä Euroopassa

LUMI-tekoälytehdas avaa uuden luvun eurooppalaisessa tekoälyn kehityksessä yhdistämällä huipputeknologian, asiantuntijuuden ja yhteistyön ainutlaatuiseksi kokonaisuudeksi. Tekoälyhubin fyysiset tilat sijoittuvat Espoon Otaniemeen Aalto-yliopiston yhteyteen, ja laskennan ydin toimii Kajaanissa, missä nykyinen LUMI-supertietokone tarjoaa maailmanluokan suorituskykyä tekoälykehitykselle.

Jyväskylän ylioppilaskylään maailman nopein opiskelijanetti

Kotimainen valokuituyhtiö Lounea toteutti Jyväskylän yliopiston ylioppilaskunnan Soihtu-asuntoihin huippumodernit nettiyhteydet. Opiskelijakylä nousi kerralla maailman kärkeen tarjoamalla asukkailleen poikkeuksellisen nopeat verkkoyhteydet. 

Painetun elektroniikan tutkija TactoTekin teknologiajohtajaksi

Oululaistaustainen elektroniikkayhtiö TactoTek on nimittänyt tekniikan tohtori Pälvi Apilon uudeksi teknologiajohtajakseen. Apilo on ollut osa TactoTekin asiantuntijatiimiä vuodesta 2018 ja toiminut viimeksi yhtiön ennakoinnin ja tutkimuksen johtajana.

Linuxista tulee parempi pelaajille

Linux-kernelin tuore 6.14-päivitys lupaa merkittäviä suorituskykyparannuksia Windows-pelejä pelaaville Linux-käyttäjille. Ytimeen on tuotu parannettu NTsync-ajuri, jonka ansiosta Wine- ja Proton-yhteensopivuuskerrosten kautta ajettavat pelit voivat hyötyä jopa satojen prosenttien teholisästä tietyissä tilanteissa.

Eficoden aprillijuttu oli hieno

Yli 600 koodaajan ohjelmistotalo Eficode päätti tänä vuonna aprillipäivän kunniaksi viedä kehittäjähuumorin uudelle tasolle julkaisemalla kuvitteellisen SUAMI-järjestelmän – Single Unified AI Metrics Indicator – joka mittaa kehittäjien tuottavuutta sielunmaiseman, eksistentiaalisen ahdistuksen ja astrologian avulla.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Taivuteltavien älypuhelimien markkina kutistuu ensimmäistä kertaa

Taivuteltavien älypuhelimien maailmanlaajuinen markkina kutistuu tänä vuonna ensimmäistä kertaa historiassaan, kertoo Counterpoint Researchin tuore ennuste. Vuonna 2025 odotetaan neljän prosentin laskua, mikä katkaisee segmentin tähän asti kasvaneen trendin.

Tekoäly havaitsee poikkeamat avaruudessa

AMD on julkistanut uuden avaruuskelpoisen järjestelmäpiirin, Versal AI Edge XQRVE2302:n. Se vie tekoälypäättelyn (AI inferencing) avaruuteen. Piiri on nyt saavuttanut Class B -luokituksen, joka perustuu Yhdysvaltain puolustusvoimien MIL-PRF-38535-standardin vaatimuksiin.

Julkinen Wi-Fi altistaa hakkereille – silti miljoonat ottavat riskin

Julkiset Wi-Fi-verkot löytyvät lähes jokaisesta kahvilasta, junasta ja lentokentältä. Ne houkuttelevat nopeaan nettiyhteyteen liikkeellä ollessa, mutta uuden globaalin tutkimuksen mukaan kyseessä on digitaalinen miinakenttä. Kyberturvayhtiö NordVPN:n teettämä kysely paljastaa, että 69 % matkustajista on huolissaan kyberuhkista matkan aikana – ja pelko on perusteltu.

Maksupäätteen kosketusnäyttö vaatii vahvan tietoturvan

Kosketusnäyttö on olennainen osa jokaista nykyaikaista maksujärjestelmää ja myyntipisteen POS-päätettä (point of sale terminal). Sen tietoturvaan on kiinnitettävä erityistä huomiota.

Lue lisää...

Tekoäly vaikuttaa lähes joka toiseen työpaikkaan

Tekoäly on nopeasti nousemassa maailman talouksien uudeksi moottoriksi – ja murroksen keskiössä ovat työmarkkinat. YK:n kauppa- ja kehitysjärjestön (UNCTAD) tuoreen Technology and Innovation Report 2025 -julkaisun mukaan jopa 40 prosenttia maailman työpaikoista on alttiina tekoälyn vaikutuksille. Se voi tarkoittaa joko työn automatisointia tai sitä, että työtehtävät muuttuvat perustavalla tavalla.

Lue lisää...

 

Tule tapaamaan meitä tulevissa tapahtumissamme.
R&S-seminaareihin saat kutsukirjeet ja uutiskirjeet suoraan sähköpostiisi, kun rekisteröidyt sivuillamme.
 
 R&S -seminaari: 5G Advanced & Beyond
Oulussa 13.5.2025
Espoossa 14.5.2025
 
R&S -seminaari: Calibration
Tampereella 22.5.2025

Seminaareihin ilmoittautuminen ja tiedustelut:
asiakaspalvelu@rohde&schwarz
 

 

LATEST NEWS

NEW PRODUCTS

 

ETNinsta

THIS SPACE TEMPORARILY LEFT BLANK
 
article