Leistungs-Schaltregler verlängert die Batterielebensdauer von IoT-Designs

| Redakteur: Thomas Kuther

Verlängert die Batterielebensdauer von IoT-Designs: der synchrone Abwärtswandler TPS62840.
Verlängert die Batterielebensdauer von IoT-Designs: der synchrone Abwärtswandler TPS62840. (Bild: Texas Instruments)

Der kürzlich vorgestellte Buck-Wandler TPS62840 mit einem IQ-Wert von 60 nA sorgt in den unterschiedlichsten batteriebetriebenen Industrie- und Personal-Electronics-Anwendungen für mehr Effizienz.

Texas Instruments hat einen Schaltregler mit der nach eigenen Angaben industrieweit niedrigsten Ruhestromaufnahme (IQ) von 60 nA präsentiert – das ist nur ein Drittel des Werts des nächsten konkurrierenden Bausteins. Der synchrone Abwärtswandler TPS62840 kommt bei geringer Last (1 µA) auf einen sehr hohen Wirkungsgrad von 80%, sodass Schaltungsentwickler entweder die Batterielebensdauer ihrer Systeme verlängern oder mit weniger oder kleineren Batterien auskommen können, was die Maße der Gesamtlösung reduziert und die Kosten senkt. Der weite Eingangsspannungsbereich von 1,8 bis 6,5 V unterstützt zahlreiche Batteriechemien und -konfigurationen.

Der TPS62840 hilft Entwicklern bei der Bewältigung kritischer Design-Herausforderungen in vielen batteriebetriebenen, ununterbrochen eingeschalteten Industrie- und Personal-Electronics-Anwendungen. Hierzu gehören Schmalband-IoT-Anwendungen (Internet of Things), Ausrüstungen für die Netzinfrastruktur und Wearables, die nach mehr Flexibilität, größerer Funkreichweite, höherer Genauigkeit und einem geringeren EMI-Aufkommen verlangen.

Der TPS62840 ergänzt das von TI gebotene Portfolio an hochintegrierten DC/DC-Wandlern mit geringer Ruhestromaufnahme, mit denen Designer bei minimalen Lösungsabmessungen ein Maximum an Leistung bereitstellen können.

Wichtige Eigenschaften und Vorteile des TPS62840:

• Längere Batterielebensdauer, sehr hoher Light-Load-Wirkungsgrad: Ein niedrigerer IQ-Wert verlängert die Batterielebensdauer von Systemen, die sehr wenig Strom aufnehmen (unter 100 µA), sowie solchen, die sich hauptsächlich im Standby/Versand-Modus befinden (Wandler schaltet nicht). Mit seinem geringen IQ-Wert kommt der TPS62840 auf 80 % Wirkungsgrad bei 1 µA Laststrom, was gegenüber konkurrierenden Bauelementen eine Verbesserung um 30 % bedeutet.

• Wählbare Betriebsarten verbessern die Performance und senken die Gesamtkosten: Die wählbaren Mode- und Stop-Funktionen des TPS62840 verbessern das Rauschverhalten und verringern die Signalverzerrungen. Diese Vorteile können zur Senkung der Lösungskosten beitragen, da sich die Systemanforderungen erfüllen lassen, ohne dass für die gleiche Funktionalität auf teurere Präzisions-Signalkettenbausteine, Sensoren oder Funk-Lösungen zurückgegriffen werden muss.

• Der Mode-Pin ermöglicht die Aktivierung des nicht-lückenden Betriebs (auch als Forced Pulse-Width Modulation-Modus bezeichnet), um die Welligkeits- oder Rauscheigenschaften zu verbessern und die Auswirkungen auf Übertragungen in sensiblen Hochfrequenz-Anwendungen zu verringern.

• Über den Stop-Pin lässt sich das Schalten komplett unterbrechen, um die elektromagnetischen Störungen oder die Welligkeit zu vermindern und die Verzerrungen zu minimieren, die auf präzise Signalketten-Bausteine, Sensoren oder Funkübertragungs-Bauelemente einwirken.

• Kleinere Lösungsabmessungen: Entwickler können den neuen Schaltregler nutzen, um mit der Hälfte der Batterien auszukommen oder kleinere Batterien in ihrem Design zu verwenden. Werden beispielsweise vier AAA-Batterien anstelle von vier AA-Batterien verwendet, bedeutet dies eine Einsparung von bis zu 16,98 cm3.

• Breiteres Anwendungsspektrum durch größeren VIN-Bereich: Der weite, von 1,8 V bis 6,5 V reichende Eingangsspannungsbereich des TPS62840 eignet sich für verschiedene Batteriechemien und -konfigurationen, wie etwa zwei Lithium-Mangandioxid-Zellen in Serie (2s-LiMnO2), eine Lithium-Thionylchloridzelle (1xLiSOCL2), vier oder zwei Alkalizellen oder Lithium-Polymer-Akkus (Li-Po).

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preis:

Vorserienmuster des TPS62840 sind im TI-Store in zwei Gehäusevarianten verfügbar, nämlich in einem 8-Pin Small Outline No-lead (SON) mit Maßen von 1,5 mm x 2,0 mm sowie als 6-Pin Wafer Chip Scale Package (WCSP) mit einer Größe von 0,97 mm x 1,47 mm. Ein thermisch optimiertes Gehäuse (HVSSOP) mit Maßen 3 mm x 5 mm soll noch dieses Jahr hinzukommen. Die Preise beginnen bei 0,85 US-$ (ab 1000 Stück). Die Evaluation-Module TPS62840-1DLCEVM55 und TPS62840-1YBGEVM56 sind für je 49 US-$ lieferbar.

Erfahren Sie mehr bei den Power-Experten von TI:

Laden Sie sich das Datenblatt zum Abwärtswandler TPS62840 herunter.

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„Deciphering low IQ: Using WEBENCH to design near 100% duty-cycle for ultra-low power applications”

Zum Download gibt es ein Referenzdesign: „Powering narrowband wireless modules for IoT-related applications with LiMnO2 cells“

Eine umfangreiche Sammlung von Power-Designs finden Sie in der Referenzdesign-Bibliothek von TI.

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