Der Weg zur optimalen Power-Management-Schaltung

Drei verschiedene Schaltungskonzepte eignen sich für das Power-Management von portablen Geräten. Jedes Konzept – die maximale Integration, die thermisch optimale Teilintegration und die layoutoptimierte diskrete Schaltung – hat seine Berechtigung und Vorteile...

Drei verschiedene Schaltungskonzepte eignen sich für das Power-Management von portablen Geräten. Jedes Konzept – die maximale Integration, die thermisch optimale Teilintegration und die layoutoptimierte diskrete Schaltung – hat seine Berechtigung und Vorteile. Die Wahl der für den Einzelfall optimalen Architektur setzt folglich ein tiefes Verständnis für die technischen, anwenderbezogenen und kommerziellen Randbedingungen voraus.

Entwickler von Stromversorgungen moderner portabler Geräte stehen heute vor einer Vielzahl von Herausforderungen: Die Schaltungen müssen nicht nur kleiner, stromsparender und kostengünstiger werden, sondern oft auch hochgradig flexibel sein, um durch kleine und schnelle Änderungen mehrere Endprodukte für unterschiedliche Marktsegmente abzudecken.

Einer der am stärksten wachsenden Märkte der Konsumelektronik ist der Markt für portable Navigationssysteme, auch PNAs (Personal Navigation Assistant) genannt. Diese Geräte bedienen sehr elementare Wünsche nach Orientierung und Wegführung, wobei die Möglichkeit, ortsnahe Dienstleistungen (LBS, Local Based Services) anzubieten, noch in den Kinderschuhen steckt. Daher ist ein schnelles Marktwachstum über das Jahr 2010 hinaus zu erwarten, das vom neuen kommerziellen europäischen System „Galileo“ sicherlich noch angeheizt werden wird. Die Anforderungen an portable Navigationssysteme lassen sich auch auf andere tragbare Geräte übertragen, weshalb die zugrundeliegende Problematik der Power-Management-Schaltung für viele portable Geräte Gültigkeit besitzt. Als Beispiel dient im Folgenden deshalb ein handelsübliches portables Navigationssystem für den Einsatz auf dem Armaturenbrett. Bild 1 zeigt eine Blockschaltung eines solchen Navigationssystems. Es besteht aus einem GPS-Satellitenempfänger, der seine Rohdaten an einen Prozessor liefert. Der Prozessor gleicht diese Daten dann mit den Informationen einer digitalen Landkarte ab, die zumeist auf einer Speicherkarte geliefert wird, und stellt das Ergebnis auf einem 6 cm bis 12 cm großen und beleuchteten TFT-LC-Display grafisch und numerisch dar. Zumeist ist in solchen Geräten noch eine USB-Schnittstelle zum Datenaustausch vorhanden, die manchmal auch die Energie zum Laden des internen Akkumulators übertragen kann. Zur Bedienung dienen meistens ein berührungsempfindlicher Bildschirm und einige Taster. Die Energieversorgung besteht aus einem Lithium-Ionen-Akkumulator sowie einer Verbindung zum Kfz-Bordnetz. Der interne Akkumulator erlaubt für wenige Stunden den portablen Einsatz, um beispielsweise als Fußgänger ein Ziel anzusteuern. Geräte für Wanderer oder Radfahrer müssen dagegen in der Lage sein, mit einer Akku-Ladung einen Tag auszukommen. Die Sprachausgabe bei der Routenführung erfolgt über einen integrierten Lautsprecher. Die meisten Hersteller benutzen eine Schaltung als Plattform, die dann mit entsprechenden Funktionen für die verschiedenen Marktsegmente angepasst wird.