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uSLIC: Weltweit kleinstes Power-Modul setzt Maßstäbe

Redakteur: Kristin Rinortner

Neue Ansätze in der Prozess- und Gehäusetechnik sowie bei der Chiparchitektur führten mit uSLIC zu einem miniaturisierten, rauscharmen und effizienten Power-Modul mit den Abmaßen eines LDOs.

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Power-Modul: 
uSLIC ist das bisher weltweit 
kleinste Power-Modul mit Abmessungen 
von 2,6 mm x 3,0 mm x 1,5 mm.
Power-Modul: 
uSLIC ist das bisher weltweit 
kleinste Power-Modul mit Abmessungen 
von 2,6 mm x 3,0 mm x 1,5 mm.
(Bild: Maxim)

Entwickler müssen insbesondere im Umfeld von Künstlicher Intelligenz oder maschinellem Lernen ihre Geräte und Sensorik sehr klein gestalten und die Verlustleistung minimieren. Da raue Industrie-Umgebungen typisches Einsatzgebiet sind, müssen die Bausteine unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen, Schock und Vibrationen sein, eine hohe Energieeffizienz bieten und hohen Temperaturen standhalten.

Für derartige Applikationen hat Maxim die uSLIC-Module auf den Markt gebracht. Bei den „Mikro-System-Level-IC“-Modulen handelt es sich um die weltweit kleinsten integrierten Gleichspannungsmodule, die die Leistung eines Schaltreglers mit der Größe eines Linearreglers (Linear Drop-Out Regulator, LDO) kombinieren.

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Die ersten Spannungsmodule der Reihe MAXM17532 und MAXM15462 gehören zum ‚Himalaya'-Portfolio. Einsatzgebiete finden sich in der Industrie, im Gesundheitswesen, in der Kommunikationstechnik und Consumer-Elektronik.

„Die kompakten uSLIC-Module verwandeln das Stromversorgungsdesign unserer Kunden komplett“, erklärt Anil Telikepalli, Executive Director of Business Management bei Maxim Integrated. „Wir bringen eine gebrauchsfertige Stromversorgung in einem sehr kleinen Gehäuse auf Systemlevel auf den Markt.“

Extrem kleines Power-Modul-Gehäuse spart 60 Prozent Platz auf der Platine

Durch ihr extrem kleines Gehäuse (Höhe 1,5 mm, Gehäusefläche: 2,6 mm x 3 mm) reduzieren die Power-Module die Größe der Stromversorgung im Vergleich zu diskreten Lösungen um den Faktor 2,25, was einer Platz­ersparnis von rund 60% entspricht.

Erreicht wird das fertigungstechnisch durch die Integration eines voll synchronen Abwärtswandlers mit Controller, MOSFETs, einem Kompensationsnetzwerk, passiven Komponenten und einer integrierten, abgeschirmten Spule auf dem Chip. Das uSLIC-Konzept baut quasi übereinander, herkömmliche SIP-Gehäuse sind größer, da alle Komponenten nebeneinander angeordnet sind.

Die Lösung ist viermal effizienter als ein LDO und die Verlustleistung 80% geringer. Der maximale Wirkungsgrad liegt bei 90%.

Die Gesamtschaltung vereinfacht sich, da diskrete Bausteine wie die Spule nicht mehr zusätzlich in die Schaltung für die Stromversorgung implementiert werden müssen.

Gebrauchsfertiges Power-Modul ersetzt LDO

Die Größe der „gebrauchsfertigen“ und optimierten Power-Module entspricht etwa dem Platzbedarf eines LDOs. Strom- und Spannungsoptionen sind mit 10 Pins kompatibel zu früheren Lösungen (QFN). Entwickler erzielen mit dem Modul eine hohe Effizienz sowie geringeres Rauschen und Störstrahlung bei besserer Stabilität.

„Kunden, die LDOs nicht als Schalter verwenden, gehen von niedrigem Rauschen und geringer Störstrahlung aus. Beim Umstieg auf einen Schaltregler sind die Werte höher. Unsere uSLIC-Module sind rausch- und emissionsarm und können ohne Bedenken in den meisten Anwendungen statt LDOs eingesetzt werden“, so Telikepalli.

Die Abwärtswandler-Module können über einen Eingangsspannungsbereich von 4 bis 42 V betrieben werden und unterstützen damit verschiedene Anwendungen mit nominalen Eingangsspannungen von 5; 12; 24 und 36 V. Sie sind für einen Temperaturbereich von –40 bis 125 °C spezifiziert. Sie unterstützen Ausgangsspannungen von 0,9 bis 5 V und liefern bis zu 300 mA.

Die Module entsprechen den EMV-Anforderungen gemäß der Richtlinie CISPR22 (EN55022) Class B für leitungsgebundene und abgestrahlte Störungen sowie den Fall-, Schock- und Vibrationsprüfungen nach JESD22-B103/B104/B111.

Maxim wird das Power-Modul-Portfolio Himalaya uSLIC sukzessive mit neuen Produkten (neue Spannungskategorien und Eigenschaften) ausbauen. Details über den Zeitpunkt sind derzeit nicht bekannt.

(ID:45232935)