ETX-3.0-Modul mit C7
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
85% Wirkungsgrad bei 1 mA Last
Im Bereich der Schalregler tut sich ebenfalls Neues: Der neue 4-MHz-Abwärts-Wandler MIC23050 von Micrel arbeitet mit Eingangsspannungen zwischen 2,7 und 5,5 V, liefert einen Ausgangsstrom von 500 mA und stellt voreingestellte Ausgangsspannungen von 0,6 V bis 2,5 V zur Verfügung. Außerdem erreicht er einen hohen Wirkungsgrad, einen geringen Ruhestrom und eine geringe Ausgangswelligkeit. Damit eignet er sich für die Versorgung von komplexen ICs wie Baseband- und Application-Prozessoren der neusten Generation in tragbaren Geräten wie Mobiltelefone, Medienspieler, GPS-Systemen, WiMax-Modulen, digitalen Foto- und Videokameras sowie USB-Peripheriegeräten.
Mit seinem hohen Wirkungsgrad auch bei kleinen Lasten verlängert er die Batterielebensdauer: bei einer Last von 1 mA erreicht er 85 Prozent, der Spitzenwert liegt bei über 93 Prozent.
Wegen der hohen Schaltfrequenz von 4 MHz kommt er mit sehr kleinen Spulen und Kondensatoren aus: Es genügen Spulen mit einer Induktivität von 1 µH, die in 0805-Gehäusen mit Abmessungen von 1,25 x 2 x 0,6 mm sitzen. Die Kapazität der Kondensatoren liegt bei 4,7 µF. Selber ist der MIC23050 im MLF-Gehäuse mit acht Anschlüssen untergebracht, das eine Fläche von 2 mm x 2mm einnimmt. In Kürze wird Micrel auch eine Version auf den Markt bringen, in der die Spulen und Kondensatoren im Gehäuse integriert sind. Diese Gehäuse sind dann zwar mit 3 mm x 3mm etwas größer, dafür sparen die Systemhersteller Logistikkosten und die elektromagnetische Abstrahlung verringert sich sogar wegen der etwas kürzeren Verbindungsleitungen. Für kleine und mittlere Stückzahlen stellt die integrierte Variante also eine interessante Alternative dar.
»Unabhängig davon, ob die Anwender die integrierte Variante verwenden oder mit externen Spulen und Kondensatoren arbeiten, sie können damit die derzeit platzsparensten Versorgungen für komplexe ICs aufbauen«, erklärt Ralf Münster.
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Die Abwärtswandler arbeiten auf Basis der Continous Conduction-Mode-PWM-Architekturmit einer konstanten Einschalt- und einer variablen Aussschaltzeit was zu einem geringen Ruhestrom führt. Außerdem hat Micrel eine neue Technik entwickelt und auf den Namen Hyper Light Load getauft. »Im Hyper Light Mode erreichen wir einen Ripple von 20 mV, das ist gegenüber vergleichbaren derzeit erhältlichen Wandlern um den Faktor 5 besser«, sagt Münster. »Unter hoher Last fällt die Ausgangswelligkeit sogar unter 10 mV.« Einzelheiten zur neuen Technik möchte er nicht nennen. Eins sei aber klar: »Diese Architektur wird unsere Standard-Buck-Wandler-Architektur für tragbare Geräte.« Für diese Zielgruppe bieten die neuen Wandler einen weiteren Vorteil: Sie zeichnen sich durch ein gutes Transientenverhalten aus. Die neusten Prozessoren mit Strukturgrößen von 90 nm und darunter benötigen nicht nur niedrige Versorgungsspannungen, sondern springen auch sehr schnell von niedrigen auf hohe Ströme. Ein typisches Beispiel ist ein Sprung von 1 mA auf 150 mA, wobei die Ausgangsspannung von 1 V ihren Wert um höchstens ±50 mV ändern sollte. Bei Stromsprüngen von 1 mA auf 150 mA und zurück schwingt die Ausgangsspannung des MIC23050 im Bereich von 36 mV über. »Das ist ebenfalls ein Rekord, vergleichbare bisher erhältliche Wandler kommen auf 48 oder sogar 110 mV. Die gute Transienten-Performance ist für den Einsatz in tragbaren Geräten wie Handys entscheidend«, so Münster.
Neben dem MIC 23050 liefert Micrel mit dem MIC23051 eine Variante, die Spannungen skalieren kann. Über ein aktives Signal reduziert sich die Ausgangsspannung dynamisch, so dass die Ruhestromaufnahme des versorgten ICs in Power-Down-Modi sinkt. Die dynamische Spannungsskalierung senkt die Energieaufnahme weiter und verlängert die Standby-Zeit von batteriebetriebenen Geräten. Die MIC23050/51 sind über einen Sperrschichttemperaturbereich von -40°C bis +125°C spezifiziert und kosten 1,20 bzw. 1,30 Dollar bei einer Abnahmemenge von 1000 Stück.
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