Embedded-Systeme für multiple Anwendungen

23. August 2006, 16:47 Uhr |

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Dann kommt jedoch ein weiterer Nachteil der herkömmlichen LDOs ins Spiel: In SMD-Baugruppen liefern sie nur einen begrenzten Ausgangsstrom, denn sie lassen sich nicht parallel schalten. Genau das wäre aber nötig, um die geforderten hohen Ströme zu erreichen und die Verlustwärme über eine größere Fläche zu verteilen. Wird der LDO über Oberflächenmontage auf die Leiterplatte gesetzt, können höchstens 2 W abgeführt werden. Außerdem dürfen auf den SMT-Boards aus Platzgründen keine Kühlkörper verwendet werden. Die herkömmlichen LDOs sind für solche Anwendungen also ungeeignet.

Mit dem neuen LT3080 löst Linear Technology all diese Probleme. »Wir haben die erste neue NPN-LDO-Architketur seit 30 Jahren entwickelt«, erklärt Robert Dobkin, Vice President und CTO von Linear Technology. Und er muss wissen wovon er spricht, denn er entwickelte vor 30 Jahren den oben erwähnten LM317 sowie später den LT1086 und gilt als einer der herausragenden Chipdesigner der letzten 30 Jahre.

Warum hat es so lange gedauert? »Anscheinend dachte niemand daran, ein neues Design für LDOs zu entwickeln«, erklärt Dobkin. Er selber jedoch dachte intensiv darüber nach, wie er mit einer neuen LDO-Architektur vor allem zwei Ziele erreichen könnte: Spannungen unterhalb von 1,2 V zu liefern und die Möglichkeit zu bieten, die LDOs parallel zu schalten, um die Forderungen nach hohen Strömen bei kleinen Spannungen erfüllen zu können.

Er umreißt ganz kurz den Gang seiner Überlegungen: Wenn man lineare Regler mit möglichst niedrigen Lastwiderständen parallel schalten möchte, dann müssen ihre Spannungen im Bereich von mV übereinstimmen. Das war bei der bisherigen Architektur von LDOs aber kaum möglich. »Wir setzen jetzt Operationsverstärker mit niedriger Offset-Spannung ein und schalten sie parallel. Es handelt sich bei den neuen LDOs also eigentlich um Präzisionsverstärker, die so tun, als ob sie ein Spannungsregler wären. Das funktioniert aber nur, wenn keine Spannungsreferenz, sondern eine Stromreferenz verwendet wird. Wenn man das richtig macht, braucht man auch nur Lastwiderstände im mOhm-Bereich, eine 1 cm lange Leitung auf der Leiterplatte genügt, um einen Widerstandswert in dieser Größenordnung zu liefern«, sagt Dobkin.

Das erklärt auch, warum es so lange gedauert hat, eine solche Architektur zu verwirklichen. Es ist nämlich sehr schwierig, eine Stromreferenz auf einem IC zu integrieren und stabil zu halten. Der Rest der Schaltung besteht im Wesentlichen aus dem Verstärker, mit einem Offset von unter 2 mV. Drei Patente hat Linear Technology auf die neue Architektur angemeldet. »Meine gesamte 30jährige Erfahrung ist in die neuen Architektur eingeflossen«, erklärt Dobkin. Den Schlüssel sieht er zwar im Schaltkreisdesign, doch sei auch die Prozesstechnologie ein wichtiger Faktor. Das Design ist genau auf den besonderen Prozess von Linear Technology abgestimmt. »Wer keine eigene Prozesstechnologie im Haus hat, wird sich schwer tun, einen solchen Baustein zu fertigen«, meint Dobkin. Deshalb ist er sich sicher, dem Wettbewerb gegenüber einen Vorsprung von mindestens drei Jahren zu haben.

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Themoaufnahmen der beiden parallel geschalteten LDOs, die auf unterschiedlichen Leistungsebenen arbeiten

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