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200 µW reichen dem neuen DC-DC-Wandler LTC3109 bereits

Schaltregler bringt Energie-Ernte ein

2. Juli 2010, 13:01 Uhr | Willem Ongena

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Selbsttätiger Anlauf

Damit die Steuerelektronik des LTC3109 überhaupt arbeiten kann, benötigt sie eine Versorgungsspannung. Der IC baut daher zunächst nach dem Anlaufen eine Hilfsspannung auf, die typisch innerhalb einer 1 ms einen Wert von 2 V erreicht. Etwa ab diesem Punkt wird die interne Referenzspannung (1,2 V) aktiv und läuft der VLDO-Längsregler an, der rund 4 ms später seine Sollspannung von 2,2 V erreicht. Zudem schaltet der Baustein ab diesem Punkt einen integrierten synchronen Gleichrichter zu, der den Wirkungsgrad anhebt. Bis dahin hat die Hilfsspannung einen Wert von 2,4 V überschritten, was ausreicht, um der Aufbau der Hauptausgangsspannung zu initiieren. Sobald diese weniger als 7,5 Prozent unter dem programmierten Wert liegt, aktiviert ein Komparator einen Logikschaltkreis, den den »Power-Good«-Ausgangspegel über 1 MΩ auf die +2,2 V anhebt, die am LDO-Ausgang bereits stabil anstehen. Die Programmierung nimmt man vor, indem die zwei Programmieranschlüsse jeweils entweder auf den Pegel der Hilfsspannung oder Signalerde gelegt worden

Alle Ausgänge des Bausteins sind gegen Masseschluss gesichert. Weil die (ungeregelte Hilfsspannung theoretisch ins unendliche steigen könnte, ist sie mit Hilfe einer internen Zenerdiode auf maximal 5,25 V begrenzt (was bei der Auswahl des Pufferkondensators von mindestens 1 µF am entsprechenden Anschluss zu berücksichtigen ist). Im übrigen sollten alle eingesetzten Kondensatoren zur Minimierung der Verluste und der Ladezeit auf geringen Leckstrom hin ausgesucht werden. Der Chip ist für Grenzschichttemperaturen zwischen 0 und +85 °C ausgelegt und in einem 20-poligen, 4 mm x 4 mm großen, QFN oder SSOP-20-Gehäuse untergebracht und ab Lager lieferbar. Als Stückpreis bei Abnahme von 1000 Einheiten gibt Linear 3,95 US-Dollar an. Eine für -40 bis + 125 °C qualifizierte Version ist ebenfalls erhältlich.

Der neue Baustein füllt eine kritische Lücke in der Energy-Harvesting-Kette für abgesetzte Sensoren: Weil er die meistens ultraniedrige Quellenspannung hochsetzt und die Energie speichern hilft, werden die betriebenen Sensoren energie-autark; sie benötigen zum Betrieb weder einen Netzanschluss noch eine Batterie.