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Backup-Systeme

Wenn die Lichter nicht ausgehen dürfen

1. August 2022, 14:05 Uhr | Iris Stroh

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Rückstrom sicher sperren ist wichtig

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist seiner Meinung nach die Möglichkeit der ICs, sicher einen Rückstrom zu sperren. McGinty: »Das heißt, dass eine zweite Stromversorgung parallel geschaltet werden kann, ohne dass ein Rückstrom vom Ausgang des Spannungsreglers zurück zum Eingang fließt.« Dies ist besonders in Systemen wichtig, in denen einerseits ein Superkondensator verwendet werden kann, um Funktionen stundenlang aufrecht zu erhalten, während andererseits parallel dazu eine Knopfzelle verwendet wird. Durch einen guten Rückstromschutz verhindern die Power-Management-Schaltkreise, dass sich die Knopfzelle über den Reglerkreis zum Eingang entlädt. McGinty: »Diese Kombination aus niedrigem Ruhestrom und Schutz gegen Rückstrom ermöglicht vielseitige Ersatzstromversorgungsschaltungen, die die optimale Kombination aus Stromverbrauch und Systemschutzschaltungen bieten.«

Michael Low, Senior Principal Manager bei Renesas Electronics, ergänzt, dass die Continua-Familie von Analog Devices eher auf Einzelzellenanwendungen ausgerichtet ist. Renesas arbeite aber auch an Buck-Boost-Controllern, die hohe Spannungen (bis zu 80 V) und hohe Ströme (über vier Schalter) abdecken. In diesem Zusammenhang verweist er auf Buck-Boost-Controller wie die ISL81401/601/801-Komponenten, mit denen Renesas Anforderungen in DC/DC-UPS-Backup-Systemen, 48-V-Telekomversorgungen, Solarsystemen, industriellen Motorsysteme etc. adressiert.

Laut Low entwickelt das Unternehmen aber auch 100-V-Abwärtsregler mit GaN-FETs sowie 40-V-Abwärtsregler mit 3 A und integrierten FETs für Systeme mit hoher Leistungsdichte bzw. für tragbare Systeme mit mehreren Zellen und geringem Platzbedarf. Das Unternehmen habe außerdem mit dem ISL81802 einen Abwärts- und dem ISL81807 einen Aufwärtsregler auf den Markt gebracht, die das Unternehmen speziell für einen einfachen Einsatz mit GaN-FETs in Systemen mit hoher Leistungsdichte bei maximalem Wirkungsgrad optimiert hat. »Alle wichtigen Funktionen, die für einen wirkungsvollen Schutz vor Shoot-Through notwendig sind, werden von unseren Controllern übernommen.«

Mit Hinblick auf die AC/DC-Welt verweist McGinty darauf, dass sich dort Hilfsstromversorgungen immer mehr durchsetzen würden, die parallel zu den Hauptstromversorgungen in großen Systemen laufen. Seiner Überzeugung nach wäre es auch in diesem Fall sehr wichtig, dass die Hilfsstromversorgung sehr wenig Strom aufnimmt, wenn sie nicht benutzt oder nur sehr gering belastet wird. McGinty abschließend: Die Hochspannungs-AC/DC-Abwärtswandlerfamilie von Renesas mit den RAA223010/11/21-Komponenten kann so konfiguriert werden, dass sie im Leerlauf weniger als 5 W Standby-Leistung verbraucht – der Schlüssel zu einer kostengünstigen, leistungsstarken Notstromversorgung.«

Auch Dr. Jeffrey Morroni, Director of Power Management R&D in den Kilby Labs von Texas Instruments, ist ebenfalls überzeugt, dass ein niedriger Ruhestrom einen entscheidenden Faktor für die Realisierung von Backup-Systemen darstellt. In diesem Zusammenhang verweist er auf den TPS61094. Dabei handelt es sich um einen Buck-Boost-Wandler, der dank »seines sehr niedrigen Ruhestroms von nur 60 nA für eine Minimierung der Leckströme und eine Maximierung des Wirkungsgrads von Backup-Stromversorgungen bis 5,4 V sorgt«, so Dr. Morroni weiter. Auf dem Chip sind sowohl ein Buck-Wandler zum Laden von Superkondensatoren als auch ein Boost-Wandler für die Backup-Stromversorgung integriert; damit könnten Designer einfach den Handshake zwischen allen Funktionen steuern, sodass ein reibungsloserer Wechsel zwischen den verschiedenen Betriebsarten möglich wird.