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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 6

ASSPs für portable Geräte

Im Bereich der Power Management ICs haben sich applikationsspezifische Produkte (ASSPs, Application Specific Standard Products) etabliert. Sie sind keine ASICs (Application Specific Integrated Circuit), die nur für einen Produkthersteller in spezifischen Anwendungen eingesetzt werden, sondern sie umfassen einen typischen Bedarf an Funktionen für ein allgemeines Produkt aus einem Anwendungsbereich. Der ADP5350 (Bild 8) von Analog Devices ist ein passendes Beispiel.

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Batteriebetriebene tragbare Geräte benötigen üblicherweise einen Batterieladeregler, eine erhöhte Spannung, um ein Display mit einer Kette von LEDs zu beleuchten, sowie einige unterschiedliche Versorgungsspannungen um einen Mikrocontroller und weitere Schaltungen zu betreiben. Der ADP5350 umfasst diesen Funktionsumfang und ermöglicht die Entwicklung besonders optimierter und auch preisgünstiger, tragbarer elektronischer Geräte.

ASSPs für Industrieelektronik mit FPGAs

Ein weiteres Beispiel ist der Einsatz eines FPGAs. Bild 9 zeigt einen ADP5014 von Analog Devices, der für einen FPGA einer höheren Leistungsklasse verwendet wird. Neben der Kernspannung werden noch eine Hilfsspannung sowie verschiedene I/O- (Input/Output) Spannungen benötigt.

Auch in Systemen, in denen kleinere FPGAs eingesetzt werden, die eventuell mit nur zwei Spannungen zurechtkommen, werden häufig weitere Spannungen im System für analoge Elektronik, Sensorik oder auch unterschiedliche digitale Speicher benötigt.
Das Thema Integration bei Stromversorgungen wird weiterhin ein spannendes Gebiet mit viel Innovation sein.

Besonders eine Steigerung der Leistungseffizienz, auch durch neue Halbleitermaterialien wie GaN oder SiC, ermöglicht eine höhere Integration. Maximale Temperaturschwellen werden erst bei höheren Leistungen überschritten. Das führt zu einer höheren Leistungsdichte, also elektrischer Leistung pro Volumen. Trotz bisheriger Innovationen auf diesem Gebiet gibt es noch erhebliche Optimierungsmöglichkeiten in allen Aspekten des Entwurfs von getakteten Spannungswandlern.

Der Autor

Frederik Dostal ist als Power-Management-Experte bei Analog Devices in München tätig. Er schloss sein Studium der Mikroelektronik an der Friedrich-Alexander -Universität in Erlangen im Jahr 2001 ab. Seitdem arbeitet er in unterschiedlichen Positionen in der Halbleiterindustrie, inklusive einem vierjährigen, technischen Aufenthalt in Phoenix, Arizona, USA.