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Stromversorgungs-ICs

Neuer PMIC vereint Leistungssteuerung als Single-Chip

13. Juli 2020, 08:00 Uhr   |  WEKA Fachmedien Newsdesk, UH

Neuer PMIC vereint Leistungssteuerung als Single-Chip
© Ricoh

Die neuen PMICs sollen insbesondere Prozessoren und MCU in der industriellen Steuerung effektiv mit Strom versorgen.

Zwei neue PMICs die Industrie und Consumer-Geräte gibt es von Ricoh. Die ICs sind eine Single-Chip-Lösung und bieten vier hocheffiziente DC/DC-Abwärtswandler, sieben Low-Dropout-Regler, vier GPIOs, einen Interrupt-Controller (INTC) und eine I2C-Bus-Schnittstelle.

Die Ausgangsspannungen und die Einstellungen für die Ein- / Ausschaltsequenz können angepasst und in einem integrierten OTP-Speicher (One-Time Programmable) gesichert werden.

Mixed-Signal-PMICs werden beispielsweise in Mobiltelefonen und Tablets verwendet. Die Bausteine helfen, den Stromverbrauch, den Platzbedarfs auf der Platine und die Kosten im Vergleich zu einer diskreten Lösung zu reduzieren. Eine Stromversorgung für Prozessoren, MCUs und FPGAs ist häufig komplex. Dies bedeutet, dass eine Reihe von Power-Management-ICs erforderlich ist, um alle einzelnen Schaltkreise mit Strom zu versorgen. Der einfachste Weg, ein effizientes Power-Management-System aufzubauen, besteht darin, einen einzelnen IC zu verwenden, in den alle Leistungssteuerungsfunktionen integriert sind.

Der RN5T5610 als industrielle Version ist für den Dauerbetrieb unter weiten Betriebstemperaturen geeignet, während der RN5T5612 für Verbraucheranwendungen konzipiert ist. Die PMICs können mittels OTP-Speicher einmalig programmiert werden, um die Ausgangsspannung und die Sequenzierung beim Starten / Herunterfahren einzustellen. Ein zweipoliger I2C-Bus-Schnittstellenbus, der mit 400 kHz oder 3,4 MHz arbeitet, ermöglicht die zusätzliche Steuerung durch Registereinstellungen wie das Ein- und Ausschalten einzelner Ausgangsspannungen sowie das Einstellen der DC-DC-Wandler- und LDO-Ausgangsspannungspegel durch eine dynamische Spannungsskalierung. Die Schrittfrequenz zum Einstellen der Spannungen beträgt 50 mV für OTP und 12,5 mV für Registereinstellungen.
Die PMICs unterscheiden zwischen den Betriebsarten Ein, Aus und Ruhezustand. Der Stromverbrauch variiert zwischen typischen 13 µA Ruhestrom und maximal 440 µA im Ein-Modus - je nachdem, welche Ausgänge aktiviert sind.

Die vier integrierten DC-DC-Abwärtswandler liefern 2 x 2A und 2 x 3A Ausgangsstrom und haben einen Spitzenwirkungsgrad von 95%, alle arbeiten mit einer 1µH-Induktivität und einem 22µF-Ausgangskondensator. Fünf LDO-Regler liefern 3 x 300 mA und 2 x 200 mA, sie haben ein schnelles Einschwingverhalten, geringes Ausgangsspannungsrauschen und eine hohe Störspannungsunterdrückung. Zwei zusätzliche LDOs sind immer eingeschaltet, können aber bei Nicht-Verwendung auch als ausgeschaltet konfiguriert werden. Ein weiterer dient mit einer Knopfzelle zur Versorgung einer RTC als Back-up-Stromversorgung und enthält auch einen Verpolungsschutz.

Die neuen Power-Bausteine sind für Industriesteuerungen, Tablets, und die Versorgung von Prozessoren ausgelegt.  Der RN5T5610 und der RN5T5612 sind in einem QFN0707-48-P25-Gehäuse erhältlich und unterscheiden sich ausschließlich im Betriebstemperaturbereich. Referenzschaltungen sowie eine Stückliste mit empfohlenen Komponenten können zum Designs einer Stromversorgung herangezogen werden, für die maximale Leistung der Schaltung stehen außerdem beispielhafte PCB-Layouts, Muster und Evaluation-Kits zur Verfügung.

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