Bis zum letzten Coulomb
Batteristandszeiten sind eine wichtige ergonomische Größe beim Gebrauch von Mobilgeräten,
denn niemand schätzt es besonders, in kurzen Abständen auf die Suche nach einer Steckdose zu gehen. Daher ist beim Design der Geräte eine möglichst effiziente Nutzung der verfügbaren Batterieenergie zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang sind Wandler gefragt, die zwischen Buck- und Boost-Betrieb umschalten können, da oftmals die Zellspannung der Akkus und die Versorgungsspannung nahe beieinander liegen, mithin im Verlauf der Entladung zu Anfang abwärts und gegen Ende aufwärts gewandelt werden muss. Nur so ist es möglich, die verfügbare Energie vollständig aus den Energiespeichern zu holen. Ricoh Semiconductor, bekannt für seine extrem stromsparenden Wandler, Regler und RTCs, hat für dieses Anwendungsgebiet neue Bausteine vorgestellt.
Kombiwandler RP600
Der RP600 kann mit einer oder zwei Alkaline-Batterien versorgt werden, mit einer NiMH-Batterie oder einer Einzellen-LiIon-Batterie. Aus diesen Quellen kann der RP600 Spannungen für die zu versorgende Elektronik umwandeln und regeln. Dieses vielseitige neue Produkt lässt sich in einer ganzen Reihe von Anwendungen einsetzen, wie beispielsweise:
Als Buck-Boost-Schaltung mit einem Step-Up-Konverter und einem Spannungsregler in Serie. Diese Konfiguration ist besonders hilfreich, wenn die Eingangsspannung sowohl unterhalb als auch oberhalb der gewünschten Ausgangsspannung liegen kann. Die Batterie-Lebensdauer verlängert sich, weil die Batterie auch mit der durch Entladung sinkenden Spannung noch zur Versorgung ausreicht.
Zum Zweiten zur Erzeugung von 2 unterschiedlichen Ausgangsspannungen aus einer einzigen Eingangsspannung, wobei eine Ausgangsspannung oberhalb und die andere unterhalb der Eingangsspannung liegt. Damit können 2 unterschiedliche Schaltungsteile einer Baugruppe von der gleichen Quelle versorgt werden.
Schließlich zum Ernten oder Einsparen von Energie. Der Step-Up DC/DC-Wandler lädt einen großen Kondensator und wird durch den Spannungsdetektor abgeschaltet, sobald vollständige Ladung erzielt wurde. Der LDO, verbunden mit dem Kondensator, wird zur Senkung des Stromverbrauchs in einem ECO-Modus betrieben und liefert die benötigte Spannung der zu versorgenden Schaltung. Sobald die Kondensatorspannung unter einen spezifizierten Wert sinkt, beginnt der DC/DC-Wandler erneut mit dem Laden. Beispiele für einen derartigen Einsatz sind Versorgungen über Solarzellen oder die Senkung des Stromverbrauchs von drahtlosen Rauchmeldern.
Der DC/DC-Wandler beginnt ab einer Eingangsspannung von 0.8 V zu arbeiten, wobei der RP600 dann in einem Low-Boost-Modus während der Startphase mit 200 kHz arbeitet solange die Ausgangsspannung unterhalb von 1.94 V bleibt. Sobald die 1.94V überschritten werden, schaltet der RP600 in die normale Betriebsart mit einer Schaltfrequenz von 1,2MHz.
Weitere Betriebsarten
Der Mode-Pin wird dazu verwendet, um den DC/DC-Wandler je nach erforderlichem Ausgangsstrom entweder in einem fixierten PWM-Modus oder dem variablen PWM/VFM-Modus zu betreiben. Die automatische Umschaltung garantiert hohen Wirkungsgrad sowohl bei niedrigen als auch hohen Ausgangsströmen. Auch der Spannungsregler bietet 2 Betriebsarten, wahlweise kann er in Fast-Transient- oder im ECO-Mode mit besonders niedrigem Eigenstromverbrauch arbeiten, abhängig von der RP600-Version. Der Spannungsdetektor im RP600 ist unabhängig von den anderen Schaltungsteilen und kann dazu verwendet werden, den DC/DC-Wandler oder den Spannungsregler zu überwachen bzw. jede beliebige externe Spannung.
Der RP600 ist in einem 10-poligen DFN(PLP)2527-10 Gehäuse verfügbar, das sich besonders für sehr dicht gepackte und kleine Baugruppen eignet.
st