Im industriellen oder medizinischen Umfeld werden immer höhere Anforderungen an ein modernes Rechnersystem gestellt. Das Erfolgsrezept eines performanten Gesamtsystems liegt in der Auswahl der jeweiligen Einzelkomponenten.
TRS-STAR bietet zusammen mit seinen Produktpartnern Magic Power Technology, Avalue Technology Inc. und ADATA Technology Co. systemoptimierte Bundles aus Stromversorgung, Motherboard und Speicherlösung an. TRS-STAR tritt dabei als System- und Lösungsanbieter auf. Der Anwender erhält dadurch den Vorteil eines vollumfänglich getesteten Gesamtsystems aus individuell aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten, die den jeweiligen Kundenanforderungen hinsichtlich Performance, Preis und Verfügbarkeit entsprechen
Neben der hardwareseitigen Unterstützung, die z.B. bis auf die Lieferung der passenden Kabelsätze heruntergebrochen werden kann, sind ebenfalls kundenspezifische Software- und BIOS-Anpassungen möglich.
Die Auswahl von Mainboard und Chipsatz erfolgt nach den gängigen Formfaktoren und Standards, die der jeweiligen Anwendung entsprechen. Besonderes Augenmerk sollte dabei auf die benötigten Schnittstellen (VGA, HDMI, DP, LVDS), vorhandenen Steckplätzen und dem Chipsatz mit der geforderten Funktionalität gelegt werden.
Der Prozessor sollte mit einer möglichst schnellen Basistaktung und leistungsfähiger Grafikeinheit eine für die Zukunft ausreichende Erweiterungs- und Adaptionsmöglichkeit des Gesamtsystems gewährleisten können.
Die Wahl der passenden Speichertechnologie hängt ebenfalls von zahlreichen verschiedenen Faktoren ab und ist immer ein Kompromiss zwischen funktionalem Anspruch und Kosten. Generell sollte bei der Wahl des Speichers stets auf Lösungen mit fixer BOM geachtet werden. Hohe Übertragungsbandbreiten bei niedrigen Latenzzeiten und niedrigem Stromverbrauch sind ebenfalls wünschenswert.
Um die Zuverlässigkeit im industriellen Einsatz sicherzustellen, sollten grundsätzlich alle Systemkomponenten für den Betrieb im erweiterten Temperaturbereich ausgelegt sein.
Neben allen technischen Gesichtspunkten spielt bei der Auswahl von Board und Komponenten die Langzeitverfügbarkeit eine zentrale Rolle für Industriekunden. Daher bietet die TRS-STAR neben qualitativ hochwertigen Speicherkomponenten eine umfassende und kompetente Beratung und unterstützt den Anwender bei der Auswahl der passenden Speichertechnologie.
Um das Embedded-System letztendlich professionell aufsetzen zu können, benötigt man insbesondere die passende Stromversorgung. Gerade bei den leistungsfähigen Netzteilen steht der Anwender oft vor der Entscheidung zwischen einer Lösung mit Single- oder Multi-Rail-Architektur.
Grundsätzlich erhöht ein Netzteil mit Mehrfachspannungsausgang in einem optimierten Gesamtsystem abgestimmter Komponenten die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit. Die einzelnen Ausgänge können nach Bedarf der Subsysteme angepasst werden und so beispielsweise Überlastzustände in Einzelsträngen schneller detektiert und ausgeregelt werden. Zudem ist durch die kleineren Ströme von einer geringeren Stör-Einstreuung zwischen den Einzelsträngen auszugehen.
Das Single-Rail Netzteil bietet bereits systembedingt Einsparpotenzial bei Überlastschutz und Leitungsführung. Zudem ist der Anwender bei der Auswahl einzelner Komponenten mit höherer Ausgangsleistung weniger limitiert, da grundsätzlich die volle Ausgangsleistung des Netzteils abrufbar ist.
In letzter Instanz sind jedoch immer die individuellen Anforderungen der Applikation entscheidend und die Beurteilung und Bewertung des Systems erfordert spezielle Fachkenntnisse. Sind erfahrene Entwickler im Projekt involviert, fehlt es trotzdem oftmals an Zeit oder der geeigneten Laborausstattung, um eine Entscheidung sicher fällen zu können.
Speziell bei Netzteilen mit ATX-Ausgang sind die erforderlichen Prüfungen sehr umfangreich. Einen wichtigen Anhaltspunkt bietet neben dem Handbuch des Motherboards der von Intel herausgegebene „Desktop Platform Form Factors Power Supply Design Guide“. Hier sind wichtige Informationen bezüglich des „Power Supply Timing“ also den sequentiellen Abläufen der Ausgangsspannungen und der Signale detailliert beschrieben.
Vereinfacht kann man in die zwei Hauptbereiche „Booten“ und „Netzausfall“ unterteilen:
Nach dem Anlegen der Netzspannung generiert das Netzteil beim Hochlaufen zunächst eine 5V Stand-by-Spannung, um das Motherboard zu versorgen. Beim Einschalten des Systems startet das Netzteil, überbrückt den On/Off-Pin des Netzteils gegen Masse und stellt die Hauptspannungen 3,3V/5V/12V und -12V zur Verfügung.
Wichtig für einen stabilen Betrieb ist dabei, dass die 12V schon beim Hochlauf immer einen höheren Wert als die 3,3V- und 5V-Ausgänge aufweist. Sobald die Ausgangsspannungen ihren Sollwert erreicht haben, kippt das PG/PF Signal (Power Good/Power Fail) von Low auf High und signalisiert dem Board, mit der Startsequenz fortzufahren. Damit ist der stabile Betriebszustand erreicht.
Im Falle eines Netzausfalls – also dem kompletten Ausfall der A-Seite - sendet das Netzteil ein Power-Fail-Signal an das Board mit einer Vorlaufzeit von mindestens 1ms vor dem Zusammenbrechen der Ausgangsspannung, um z.B. eine Pufferung zu gewährleisten.
Bei kurzfristigem Netzausfall (z.B. bei Ausfall einer Vollwelle) muss das Netzteil in der Lage sein, die Ausgangsspannung bis zum Ansprechen z.B. einer USV aufrecht zu erhalten.
Neben den genannten Anforderungen an einen stabilen Betrieb muss der Anwender ein Netzteil in der richtigen Leistungsklasse auswählen. Bei einer Single-Rail Architektur gestaltet sich die Ermittlung etwas einfacher, da lediglich die angenommenen maximalen Leistungsbedarfe der Komponenten addiert werden müssen oder aber in der Praxis mittels Stromzange und Oszilloskop experimentell ermittelt werden können.
Ungleich schwerer wird die Leistungsberechnung beim Einsatz eines ATX-Netzteils, deren diverse Verbraucher z.B. instationär in unterschiedlichen Betriebsmodi laufen können. Summiert man hier die Einzelbedarfe, so führt dies häufig zu Ergebnissen, die über dem realen Leistungsbedarf der Anwendung liegen, was sich dann ungünstig auf Formfaktor und Preis des Netzteils auswirkt.
Zur Ermittlung des real benötigten Leistungsbedarfs ist eine simultane Leistungsanalyse aller Ausgangsspannungen der Stromversorgung notwendig, die den Bedarf jedes Kanals in den unterschiedlichen Betriebsbedingungen zeitlich abbildet. Dabei sollte jeder Ausgang in der Lage sein, eine höhere Dauerleistung zu erbringen, falls im Gegenzug andere Ausgänge weniger belastet werden. Damit kann sichergestellt werden, dass z.B. einzelne Komponenten bei thermisch ungünstiger Betriebscharakteristik nicht überfahren werden.
Ein weiterer zentraler Punkt ist die elektromagnetische Verträglichkeit des Embedded Systems im industriellen Betrieb. Durch den Einsatz von bereits im Labor vorvermessenen Bundles sind die Komponenten bereits funktionsgeprüft und entsprechend aufeinander abgestimmt. Dadurch kommt es in der Praxis nur sehr selten zu Komplikationen bei den EMV-Endprüfungen bzw. der Kunde hat im Bedarfsfall einen kompetenten Ansprechpartner, der bereits mit der Systemlösung im Detail vertraut ist und Probleme entsprechend schneller lösen kann.
TRS-STAR bietet zusammen mit Magic Power als Netzteilhersteller optimal aufeinander abgestimmte Systemlösungen an. Die Bundles aus Stromversorgung, Motherboard und Speicher wurden bereits in der Projektierungsphase durch Produktspezialisten auf die jeweiligen Anforderungen ausgerichtet. Zum Leistungsumfang gehören auf Wunsch Anpassungen im BIOS oder auch kunden-spezifische Softwarelösungen.
Der Bezug von verschiedenen Komponenten aus einer Quelle (One-Stop-Shop) optimiert die Beschaffungs- und Prozesskosten, das Lieferantenmanagement und den logistischen Support. Lieferengpässe können auf diesem Weg vermieden werden.