Texas Instruments Powermanagement-ICs mit extrem niedrigem Ruhestrom

Der lineare Low-Dropout-Spannungsregler TPS7A02 von Texas Instruments nimmt weniger als 25 nA Ruhestrom auf.
Der lineare Low-Dropout-Spannungsregler TPS7A02 von Texas Instruments nimmt weniger als 25 nA Ruhestrom auf.

Niedrigen Ruhestrom bei gutem Regelverhalten zu erzielen ist die Königsdisziplin der analogen Schaltungstechnik. Texas Instruments hat jetzt zwei Powermanagement-ICs vorgestellt – einen Linearregler und einen Schaltregler –, die nur 25 nA bzw. 60 nA Ruhestrom aufnehmen.

Mit dem TPS7A02 hat Texas Instruments einen linearen Low-Dropout-Spannungsregler (LDO) vorgestellt, der weniger als 25 nA Ruhestrom (IQ) aufnimmt. Dies ist laut Hersteller nur ein Zehntel des Werts konkurrierender ultrakompakter Bauelemente. Diesen Wert behält der Regler bei geringer Last auch in Dropout-Situationen bei, sodass Entwickler die Batterielebensdauer ihrer Applikationen mindestens verdoppeln können.

Bei Lastsprüngen von 1 mA auf 50 mA stabilisiert sich der TPS7A02 in weniger als 5 µs. Dies ist laut Texas Instruments doppelt so schnell wie bei konkurrierenden Produkten. Damit lassen sich Applikationen mit kürzeren Reaktionszeiten und besseren Dynamikeigenschaften entwickeln. Mit seiner Fähigkeit zur zügigen Reaktion auf schnelle Lastwechsel bei minimaler Änderung der Ausgangsspannung bietet der TPS7A02 Vorteile für hochpräzise, stromsparende Anwendungen wie etwa drahtlose IoT-Geräte und tragbare Medizingeräte, die hochwertige Versorgungsspannung benötigen, um Körpersignale präzise erfassen zu können.

Vorserienmuster sind im TI-Store im 1 mm × 1 mm großen X2SON-Gehäuse mit vier Anschlüssen oder in einem 2,9 mm × 1,6 mm großen SOT-23-Gehäuse mit fünf Anschlüssen lieferbar. Anfang 2020 soll zusätzlich eine Version mit DSBGA-Gehäuse mit vier Anschlüssen und Maßen von 0,64 mm × 0,64 mm kommen. Die Preise beginnen bei 0,49 US-Dollar (ab 1.000 Stück). Ein universelles Evaluation-Modul für LDO-Linearspannungsregler ist ebenfalls verfügbar.

Schaltregler TPS62840

Mit dem TPS62840 hat Texas Instruments einen synchronen Abwärtswandler vorgestellt, dessen Ruhestromaufnahme bei 60 nA liegt. Dies ist laut Hersteller nur ein Drittel des Werts des nächsten konkurrierenden Bausteins. Eine Besonderheit ist der hohe Wirkungsgrad bei niedriger Last; bei 1 µA liegt dieser Wert bei 80 Prozent. Dadurch können Schaltungsentwickler entweder die Batterielebensdauer ihrer Systeme verlängern oder mit weniger oder kleineren Batterien auskommen können, was die Abmessungen der Gesamtlösung reduziert und die Kosten senkt. Der weite Eingangsspannungsbereich des neuen DC/DC-Wandlers von 1,8 V bis 6,5 V unterstützt eine Vielzahl von Batteriechemien und -konfigurationen, wie etwa zwei Lithium-Mangandioxid-Zellen in Serie (LiMnO2), eine Lithium-Thionylchlorid-Zelle (LiSOCl2) sowie vier oder zwei Alkalizellen oder Lithium-Polymer-Akkus (Li-Po).

Besondere Funktionen werden durch den Mode- und den Stop-Pin ausgelöst. Über den Mode-Pin lässt sich der nichtlückende Betrieb aktivieren. Dies kann die Brummspannung und die Rauscheigenschaften der Stromversorgung verbessern, was sich positiv auf Übertragungen in sensiblen HF-Anwendungen auswirken kann. Über den Stop-Pin lässt sich das Schalten komplett unterbrechen. Dadurch sinkt die Störabstrahlung und minimiert die Verzerrungen, die auf präzise Signalketten-Bausteine, Sensoren oder Funkübertragungs-Bauelemente einwirken.

Damit eignet sich der TPS62840 für viele batteriebetriebene Industrie- und Personal-Electronics-Anwendungen, die ununterbrochen eingeschaltet sein müssen. Hierzu gehören Narrow-Band-IoT-Anwendungen, Ausrüstungen für die Netzinfrastruktur und Wearables, die nach mehr Flexibilität, größerer Funkreichweite, höherer Genauigkeit und einem geringeren EMI-Aufkommen verlangen.

Vorserienmuster des TPS62840 sind im TI-Store in zwei Varianten verfügbar, nämlich in einem SON-Gehäuse mit acht Anschlüssen und Maßen von 1,5 mm × 2,0 mm sowie als WCSP-Gehäuse mit sechs Anschlüssen und einer Größe von 0,97 mm × 1,47 mm. Ein thermisch optimiertes HVSSOP-Gehäuse mit Abmessungen von 3 mm × 5 mm soll noch 2019 hinzukommen. Die Preise beginnen bei 0,85 US-Dollar (ab 1.000 Stück). Die Evaluation-Module TPS62840-1DLCEVM550 und TPS62840-1YBGEVM56 sind lieferbar.