Schaltregler Neuartige Architektur macht elektromagnetischen Störungen den Garaus

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Schaltregler sind naturgemäß elektromagnetische Störenfriede erster Ordnung. Damit soll nun Schluss sein: Mit der Silent-Switcher-Architektur will Linear Technology Schaltreglern das Stören abgewöhnen. Der erste Baustein mit der neuen Flüsterarchitektur ist 4 A/42 VIN-Synchron-Abwärts-Schaltregler LT8614, der sich mit 2,5 µA Ruhestrom zufrieden gibt.

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Der LT 8614: ein synchroner 42 V/4 A(IOUT)/2,2 MHz-Abwärtsregler mit um 20 dB reduzierten EM/EMC-Emissionen
Der LT 8614: ein synchroner 42 V/4 A(IOUT)/2,2 MHz-Abwärtsregler mit um 20 dB reduzierten EM/EMC-Emissionen
(Bild: Linear Technology)

„Mit der Silent-Switcher-Architektur reduzieren wir die EMI/EMC-Emissionen unserer Chips um über 20 dB“, verkündet Christian Kueck, Strategic Marketing Manager, Europe bei Linear Technology Corporation bei der Peäsentation. „So liegen die Werte deutlich unter den CISPR 25-Class-5-Grenzwerten. Selbst bei Schaltfrequenzen von über 2 MHz erzielt der Regler dank Synchrongleichrichter-Topologie Wirkungsgrade bis zu 96% und die Stromaufnahme sinkt im Standby-Betrieb ohne Last im Burst Mode auf weniger als 2,5 µA.“

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Extrem niedriger Ruhestrom im Burst-Modus

Christian Kueck: „Mit der Silent-Switcher-Architektur reduzieren wir die EMI/EMC-Emissionen unserer Chips um über 20 dB. So liegen die Werte deutlich unter den Grenzwerten gemäß CISPR 25-Class-5.“
Christian Kueck: „Mit der Silent-Switcher-Architektur reduzieren wir die EMI/EMC-Emissionen unserer Chips um über 20 dB. So liegen die Werte deutlich unter den Grenzwerten gemäß CISPR 25-Class-5.“
(Bild: Linear Technology)
Der LT8614 mit einem breiten Eingangsspannungsbereich von 3,4 bis 42 V kann bei Ausgangsspannungen bis hinab zu 0,97 V einen Dauerausgangsstrom von bis zu 4 A liefern. Im Burst Mode sinkt der Ruhestrom auf extrem niedrige Werte ab. Der Chip eignet sich damit hervorragend für automobile Systeme, bei denen der Regler ständig in Bereitschaft sein muss und dabei zur Schonung der Batterie möglichst wenig Strom verbrauchen soll.

Das Design des LT8614 gewährleistet unter allen Betriebsbedingungen eine sehr niedrige Dropout-Spannung von nur 200 mV bei 1 A. „Der Regler kommt dadurch bei Anwendungen im Automobil problemlos mit Kaltstartbedingungen zurecht“, erläutert Kueck. „Die kurze Mindest-On-Zeit von nur 30 ns erlaubt bei 16 V Eingangsspannung und 1,0 V Ausgangsspannung eine konstante Schaltfrequenz von 2 MHz. Entwickler können somit den Wirkungsgrad optimieren und störempfindliche Frequenzbänder meiden.“

Kompakter und thermisch effizienter Chip

Das gerade einmal 3 mm x 4 mm große, 20-polige QFN-Gehäuse und die hohe Schaltfrequenz, welche die Verwendung sehr kleiner externer Induktivitäten und Kondensatoren erlaubt, machen den LT8614 zu einer äußerst kompakten und thermisch effizienten Lösung. „Der LT8614 vereint auf einem einzigen Chip zwei verlustarme Leistungsschalter, die notwendige Boost-Diode, einen Oszillator sowie die komplette Steuerungselektronik und Logik. Der Burst-Mode-Betrieb gewährleistet bei niedrigen Ausgangsströmen einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Ausgangsspannungswelligkeit von weniger als 10 mVSS“, so Kueck weiter.

Kurze Einschwingzeiten dank Current-Mode-Topologie

Spezielle Design-Techniken und ein neuer Hochgeschwindigkeitsprozess ermöglichen einen hohen Wirkungsgrad über einen weiten Eingangsspannungsbereich und die Current-Mode-Topologie sorgt für kurze Einschwingzeiten und hervorragende Regelschleifenstabilität. Als weitere Besonderheiten bietet der Chip: interne Kompensation, „Power-Good“-Flag, Ausgangs-Soft-Start/Tracking und Übertemperaturschutz.

Versionen für andere Temperaturen

Neben der Standardversion des LT8614EUDC sind noch zwei weitere Versionen verfügbar, wie Kueck erklärt: „Da gibt es noch die Version LT8614IUDC, die für den Sperrschichttemperaturbereich von –40 bis 125 °C spezifiziert ist und auch über diesen Temperaturbereich getestet wird, sowie die Version LT8614HUDC, die für den Sperrschichttemperaturbereich von –40 bis 150 °C spezifiziert ist und über diesen Temperaturbereich getestet wird. Alle Versionen sind ab Lager lieferbar.“

Die wichtigsten Leistungsmerkmale des LT8614:

  • Silent-Switcher-Architektur: Ultrageringe EMI/EMC-Emissionen sowie hoher Wirkungsgrad bei hohen Schaltfrequenzen,
  • Wirkungsgrad bis 96%,
  • ultra-niedriger Weiter Eingangsspannungsbereich von 3,4 bis 42 V,
  • Ruhestrom im Burst Mode: 2,5 μA bei 12 VIN und 3,3 VOUT, Ausgangswelligkeit <10 mVss,
  • energieeffiziente Synchron-Topologie,
  • kurze Mindest-On-Zeit: 30 ns,
  • niedrige Dropout-Spannung unter allen Bedingungen: 200 mV bei 1 A,
  • einstellbare und synchronisierbare Schaltfrequenz: 200 kHz bis 3 MHz,
  • Peak-Current-Mode-Regelung,
  • präzise 1-V-Schwellenspannung für Enable-Anschluss,
  • interne Kompensation,
  • Ausgangs-Soft-Start- und -Tracking,
  • 3 mm × 4 mm kleines, 20-poliges QFN-Gehäuse.

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