Flache Stromversorgung für tragbare Geräte

Flache Stromversorgung für tragbare Geräte

Um bei Verwendung eines einphasigen Abwärtswandlers mit einer einzigen Spule in denselben Bereich des effektiven DC-Widerstand zu gelangen, müssen die physischen Abmessungen einer entsprechenden 2,7-μH-Spule mit einem DC-Widerstand von 35 mΩ etwa 4 mm x 4 mm in der Fläche und mindestens 1,8 mm in der Höhe betragen.

Somit lässt sich die Höhe der Lösung durch die Verwendung zweier flacher Spulen anstelle einer großen auf eine maximale Höhe von 1,2 mm reduzieren.

Eigentlich sind die zwei DC/DC-Wandler so eingestellt, dass sie die beiden Knoten VOUT1 und VOUT2 auf 1,2 V regeln. In der Praxis sind die beiden Spannungen jedoch nie exakt gleich. Die Folge ist, dass auch die Ströme beider Wandler nicht gleich sind. Die Genauigkeit der Ausgangsspannungen VOUT1 und VOUT2 bestimmt sich hauptsächlich durch die Genauigkeit der Referenzspannungen und die Toleranz der externen Rückkopplungswiderstände. Der Vorteil beim TPS62410 liegt darin, dass beide Wandler dieselbe interne Referenz mit einer Genauigkeit von ±1% nutzen. Eine Änderung bei der Referenz betrifft beide Wandler in derselben Weise und kann daher vernachlässigt werden. Die Rückkopplungswiderstände R_BAL sollten eine Toleranz von mindestens einem Prozent haben.

Lastaufteilung durch Widerstände

Der Signalverlauf in Bild 4 zeigt die Stromaufteilung zwischen den beiden Wandlern bei einer Laständerung von 20 mA auf 1,6 A. Analog zur Laständerung nehmen auch die Spulenströme I_L1 und I_L2 mit einem geringen Offset zu. Die verwendeten 22-mΩ-Widerstände sind im sehr kleinen Gehäuse 0603 mit einer Toleranz von ±1% erhältlich. Um die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, kommt auch die Realisierung dieser Ausgleichswiderstände in Form entsprechend dimensionierter Leiterbahnen in Betracht. Beispiel: Zur Realisierung eines Widerstands von 22 mΩ mithilfe einer Leiterbahn wäre eine 8,8 mm lange, 35 μm dicke und 0,2 mm breite Kupferleiterbahn erforderlich.

Nun geben wir auf unsere Stromversorgung einen Lastsprung von 100 mA auf 800 mA. Bild 5 zeigt den Signalverlauf in der zweiphasigen Konfiguration, während Bild 6 die Reaktion in einer Konfiguration mit nur einer Phase zeigt (ein Wandler deaktiviert). Bei der zweiphasigen Konfiguration beträgt der Spannungsabfall von VOUT nur die Hälfte, und der Absolutwert des Abfalls beträgt lediglich 30 mV im Vergleich zu 70 mV beim Einphasenbetrieb. Die zwei Wandler zusammen reagieren also viel schneller und übertragen mehr Strom zum Ausgang als beim Betrieb mit einem Wandler. (rh)

Markus Matzberger
ist Systemingenieur für Low-Power-DC/DC-Wandler bei

Texas Instruments Deutschland
Telefon 00 800/27 58 39 27
www.ti.com/de

Siehe auch:

Schaltregler-IC mit Huckepack-Drossel

1. Flache Stromversorgung für tragbare Geräte
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