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Abwärtsregler mit integriertem Synchrongleichrichter

07. April 2021, 16:30 Uhr   |  Ralf Higgelke

Abwärtsregler mit integriertem Synchrongleichrichter
© STMicroelectronics

Mit der Synchrongleichrichtung lässt sich der Wirkungsgrad von Spannungswandlern erhöhen. Meist sind es diskrete Schaltungen, doch mit dem Abwärtsregler L6981 hat nun STMicroelectronics ein 1,5-A-Bauteil vorgestellt, das diese Funktion integriert.

Um die synchronen Abwärtsregler des Typs L6981 hat STMicroelectronics seine Familie hocheffizienter Wandler erweitert. Sie punkten durch die Integration der Leistungselemente, der Rückkoppelschaltungen und der Safety-Features in den Chip und sollen damit ein einfacheres Design von Stromversorgungen ermöglichen.

Die für einen Laststrom bis zu 1,5 A und einen typischen Wirkungsgrad von 90 % bei Volllast ausgelegten Wandler-ICs werden in zwei Varianten angeboten, die für hohe Effizienz bei niedriger Last bzw. für gute Rauscheigenschaften optimiert sind. Die Bausteine werden bereits produziert und sind im SO8L-Gehäuse zu Preisen ab 1,00 US-Dollar (ab 1.000 Stück) erhältlich.

Der L6981C für den Betrieb mit niedrigen Strömen nutzt das Pulse-Skipping-Verfahren (Überspringen von Impulsen), um die Effizienz bei geringen Lastströmen zu maximieren und damit die Laufzeit batteriebetriebener Produkte zu verlängern. Im Fall des L6981N steht dagegen die Rauscharmut im Vordergrund. Er arbeitet hierzu permanent im PWM-Modus (Pulsweiten-Modulation) mit konstanter Schaltfrequenz, was die Spannungswelligkeit bei geringer Last minimiert.

Angeboten werden das Evaluation-Board STEVAL-L6981CDR für die Low-Current-Version des Wandlers und das STEVAL-L6981NDR für die rauscharme Variante, um Designern bei der schnelleren Bauelemente-Auswahl beim Entwickeln von Stromversorgungen zu helfen.

Bei beiden Varianten ist die Eingangsspannung zwischen 3,5 V und 38 V spezifiziert. Daher eignen sich beide Bausteine für Anwendungen, die mit der industriellen Bus-Spannung von 24 V betrieben werden, für Equipment zum Betrieb an 12-V- und 24-V-Batterien, für Stromversorgungen im HLK-Bereich (Heizung, Lüftung, Klima), für dezentrale intelligente Knoten sowie für intelligente Sensoren und Always-on-Anwendungen. Die Ausgangsspannung lässt sich mithilfe externer Widerstände auf Werte zwischen 0,85 V und der Eingangsspannung festlegen.

Zu den integrierten Features gehören high- und low-seitige NMOS-Leistungstransistoren, die Kompensation der Rückkoppelschleife, ein Überspannungsschutz und ein Überhitzungsschutz. Vorhanden sind außerdem Softstart-Schaltungen, die den Inrush-Strom begrenzen und für einen konstanten Anstieg der Ausgangsspannung sorgen. Der Enable-Pin erlaubt ein Power-up- und Power-down-Sequencing und gestattet das Zuführen eines synchronisierenden Taktsignals zu den rauscharmen Wandlern des Typs L6981N. Der L6981 unterliegt dem 10-Year Longevity Program von ST für langfristige Bauteilverfügbarkeit.

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