Power-Management-ICs Energy-Harvesting-Chips arbeiten an mehreren Energiequellen

Die PMIC-Familie für Energy Harvesting besteht aus einem Aufwärts- und einem Abwärtswandler, die jeweils im QFN40-Gehäuse geliefert werden.

Durch Energy Harvesting lässt sich in vielen Anwendungen komplett auf Batterien verzichten oder zumindest die Batterielaufzeit erheblich verlängern. Spansion hat jetzt zwei Bausteine vorgestellt, die sich dadurch auszeichnen, dass sie jeweils Energie aus zwei verschiedenen Quellen umsetzen können.

Spansion hat eine Power-Management-IC-Familie für Energy-Harvesting-Anwendungen präsentiert. Diese besteht aus dem Abwärtswandler MB39C811, der sowohl mit Solarenergie als auch mit Vibrationsenergie arbeitet, sowie dem Aufwärtswandler MB39C831, der für Solarenergie und thermische Energie ausgelegt ist. Die im QFN40-Gehäuse mit Abmessungen von 6,0 mm x 6,0 mm x 0,85 mm untergebrachten DC/DC-Wandler sind für den Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +85 °C spezifiziert.

Der MB39C811, dessen Eingangsspannungsbereich sich von 2,6 bis 23 V erstreckt, ist mit acht voreingestellten Ausgangsspannungen zwischen 1,5 und 5,0 V erhältlich. Er liefert kontinuierliche Ausgangsströme bis 100 mA. Der Abwärtswandler mit integriertem Vollwellen-Brückengleichrichter weist im Schlafmodus ohne Last eine typische Stromaufnahme von nur 1,5 mA auf. Ein denkbares Beispiel für eine Anwendung mit dem MB39C811 ist eine Armbanduhr, die sich sowohl über eine Solarzelle versorgen lässt als auch durch vom Träger erzeugte Bewegungen wie das Schütteln des Arms.

Mit dem Aufwärtswandler MB39C831 lässt sich eine Li-Ionen-Batterie mit einer bzw. mehreren Solarzellen oder einem Thermoelement versorgen. Der Power-Management-IC benötigt eine Anlaufspannung von nur 0,35 V, der Eingangsspannungsbereich reicht von 0,3 bis 4,75 V. Ausgangsseitig können Spannungen zwischen 3,0 und 5 V gewählt werden. Ohne Last liegt die Ruhestromaufnahme des Bausteins bei 41 µA.

Spansion empfiehlt die Verwendung der neuen Energy-Harvesting-Produktfamilie in Kombination mit seinen auf dem ARM-Prozessor Cortex-M0+ basierenden Mikrocontrollern der Serie FM0+. Für die beiden Power-Management-ICs sind passende Evaluierungsboards erhältlich. Zusätzlich stellt Spansion das Easy-DesignSim-Tool vor, mit dem sich die Applikationsentwicklung vereinfachen lassen soll. Das Online-Design-Tool enthält einen Energiebudget-Kalkulator und ist in der Lage, eine BOM-Liste zu erstellen.

Die Energy-Harvesting-PMICs können in zahlreichen Anwendungen dazu beitragen, Batterien entweder ganz überflüssig zu machen oder zumindest ihre Laufzeit erheblich zu verlängern. Damit eignen sich die PMICs vor allem für künftige Applikationen im Internet der Dinge – von Wearable-Elektronik bis hin zu drahtlosen Sensornetzwerken.