Power-Management-IC für tragbare Geräte verbraucht nur 12 µA

»LTC3553« heißt ein Multifunktions-Power Management IC von Linear, das die Funktionen eines USB-Power-Managers, eines Abwärtsreglers und eines LDOs in einem Chip integriert. Er zieht einen Ruhestrom von nur 12 µA, wenn alle Ausgänge aktiv sind.

Für tragbare Geräte, die durch einen Li-Ion/Polymer-Akku gespeist werden, eignet sich das Multifunktions-Power-Management-IC »LTC3553« von Linear Technology. Es vereint in einem 0,55 mm hohen und 3 mm x 3 mm großen QFN-Gehäuse einen USB-kompatiblen, linearen »PowerPath«-Manager, einen eigenständigen Akkulader, einen Synchron-Abwärtsregler, einen LDO-Regler (Low Dropout) und einen Drucktasten-Controller.

Ein über einen speziellen Anschluss wählbarer Standby-Modus reduziert die Stromaufnahme aus dem Akku auf 12 µA, wobei alle Ausgänge geregelt bleiben. Der im LTC3553 enthaltene PowerPath-Manager mit automatischer Lastpriorisierung schaltet unterbrechungsfrei zwischen verschiedenen Betriebsspannungsquellen um und kann bei Speisung durch einen USB-Anschluss oder einen 5-V-Netzadapter bis zu 400 mA Akkuladestrom liefern. Die Eingangsstrombegrenzung ist über einen speziellen Anschluss wählbar und wird intern eingestellt (kein externer Widerstand erforderlich).

Das LTC3553 von Linear Technology ist für Eingangsspannungen bis 5,5 V ausgelegt, verträgt aber kurzzeitige Spannungsspitzen bis 7 V. Die »Instant on«-Funktion gewährleistet, dass selbst bei völlig entladenem Akku die Systembetriebsspannung sofort verfügbar ist, sobald eine externe Spannung aus einer USB-Schnittstelle oder einem 5-V-Netzadapter angelegt wird.

Mikroprozessor zum Laden unnötig

Die autonome Betriebsweise des Chips macht einen externen Mikroprozessor zum Beenden des Ladevorgangs entbehrlich. Die interne »ideale« Diode mit einem Durchlasswiderstand von 240 mΩ bietet einen verlustarmen Stromversorgungspfad für den Fall, dass der Eingangsstrom begrenzt ist oder ausfällt. Das IC unterstützt einen NTC für temperaturgesteuertes Laden.

Der Synchron-Abwärtsregler im LTC3553 liefert eine geregelte Ausgangsspannung ab 0,8 V (einstellbar) und Ausgangsströme bis zu 200 mA. Die Schaltfrequenz von 1,125 MHz und Wirkungsgrade bis 93 Prozent reduzieren die Ausgangsspannungswelligkeit und erlauben die Verwendung winziger, preiswerter Kondensatoren und Induktivitäten mit einer Höhe von weniger als 1 mm. Im Burst-Modus zieht der Abwärtsregler einen Betriebsstrom von nur 22 µA, im Standby-Modus, der sich für Anwendungen eignet, die eine ständige Versorgung »lebenswichtiger« Systemfunktionen erfordern, sinkt der Ruhestrom auf 1,5 µA ab. Der Shutdown-Ruhestrom beträgt weniger als <1 µA.

Der LDO liefert einen Ausgangsstrom von bis zu 150 mA. Dessen Ausgangsspannung ist unabhängig von der Ausgangsspannung des Abwärtsreglers auf Werte bis hinab zu 0,8 V einstellbar. Der Linearregler besitzt einen eigenen Eingangsanschluss; dadurch ist es möglich, den LDO durch die Ausgangsspannung des Abwärtsreglers zu speisen und so in bestimmten Anwendungen den LDO-Wirkungsgrad zu erhöhen. Sowohl der Abwärtsregler als auch der LDO begnügen sich mit Keramikkondensatoren am Ausgang.

Durch den integrierten Drucktaster-Controller lässt sich die Systembetriebsspannung mit einem Drucktaster ein-/ausschalten und liefert ein Statussignal, das den jeweiligen Zustand des Drucktasters (ein oder aus) anzeigt. Der Controller bietet außerdem eine Hard-Reset-Funktion, um den Chip nach einem Software-Absturz zurückzusetzen oder in einen Modus mit ultra-niedriger Stromaufnahme (typ. 0,2 µA) zu schalten.