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Hoch integrierte DC/DC-Wandler-ICs

Integration in fünf Schritten

16. Mai 2017, 10:29 Uhr | Von Frederik Dostal

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Weitere Integration auf Halbleiterebene

Getaktete Stromversorgungen mit integriertem Schalter werden üblicherweise als Schaltregler (Regulator) bezeichnet. Aufbauten mit externem Schalttransistor werden Schaltcontroller (Controller) genannt und bei höheren Strömen, zwecks höherer Leistungseffizienz durch optimierte Halbleiterprozesse und entsprechender Herstellungskosten, eingesetzt.

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Interessanterweise sind die Herausforderungen der unterschiedlichen Anforderungen an die Halbleiterprozesse auch heute noch nicht komplett gelöst. Es gibt zwar integrierte Schaltregler mit integrierten Schalttransistoren, die bis ca. 20 A Ausgangsstrom reichen. Hier verwendet der Halbleiterhersteller üblicherweise jedoch zwei unterschiedliche Silizium-Chips und verbindet sie im Gehäuse miteinander, sodass für den Anwender ein hochintegrierter Spannungsregler entsteht.
Die Diode (üblicherweise eine Schottky-Diode) aus Bild 2 sollte ebenfalls bald in den Chip integriert werden. Bild 3 zeigt die Integration beider Schalter. Eine Schottky-Diode im Controller-IC herzustellen macht wenig Sinn. Hier hat man lieber einen echten zweiten Schalter gebaut, der weniger Leitungsverluste aufweist, jedoch eine PWM-Ansteuerung benötigt, die sicherstellt, dass beide Schalter niemals gleichzeitig eingeschaltet sind. DC/DC-Wandler mit zwei Schalttransistoren werden »synchron« genannt. Zusammen mit der Steuerungsschaltung in einem IC werden sie Schaltregler genannt. Bild 3 zeigt also einen »synchronen Schaltregler«. Im Gegensatz dazu zeigt Bild 1 einen »nicht synchronen Schalt-Controller«.