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Ricoh bringt zwei Buck DC/DC-Wandler mit 300 nA Ruhestrom und integriertem Batteriespannungswächter auf den Markt

Osaka, Japan, 6. Juni 2019 - Ricoh Electronic Devices Co., Ltd. in Japan hat die zwei Buck DC/DC-Wandler RP514 und RP515 mit VFM-Betrieb auf den Markt gebracht, die wegen ihres geringen Eigenstromverbrauchs zur Verwendung in tragbaren Geräten und Anwendungen für das Internet of Things (IoT) vorgesehen sind. Diese Produkte sind mit einem einzigartigen integrierten Batteriespannungswächter ausgestattet, der es ermöglicht, die verbleibende Batteriespannung zu messen.

Der zusätzliche Batterieüberwachungskreis ist eines der wichtigsten Merkmale der Modelle RP514 und RP515. Auf herkömmliche Weise würde die verbleibende Batteriespannung mithilfe eines externen Widerstandsteilers mit einem MOSFET gemessen, der an einen A/D-Wandler angeschlossen ist. Die Eingangsimpedanz eines A/D-Wandlers ist jedoch in der Regel recht gering, sodass viel Strom zur Masse fließt, die Batterie entleert und die Lebensdauer der Anwendung reduziert. Die Modelle RP514 und RP515 bieten mit einem integrierten Widerstandsteiler und einem Spannungsfolger als Puffer eine einfache Lösung für dieses Problem. Dieser Stromkreis hat den Vorteil, dass der Stromfluss zur Masse viel niedriger und der Pufferausgang mit der Eingangsimpedanz des A/D-Wandlers kompatibel ist. Darüber hinaus sind alle wichtigen Komponenten in einem Chip integriert, sodass wertvolle Platinenfläche und Kosten eingespart werden. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine Batteriestandanzeige für primäre Batterien zu integrieren.

Moderne tragbare und IoT-Geräte arbeiten hauptsächlich im Power-Down-Modus, sodass der Stromverbrauch überwiegend über den Ruhestrom definiert wird, der sich auf den Ruhestatus eines Geräts ohne Ausgangslast bezieht. In dieser Betriebsart ist das Gerät im Leerlauf, jedoch jederzeit bereit aufzuwachen, um beispielsweise Daten zu übertragen und danach wieder in den Power-Down-Modus zurückzukehren. Die Modelle RP514 und RP515 haben mit gerade mal 300 nA einen außergewöhnlich geringen Ruhestrom womit die Batteriestandzeit erheblich verlängert oder der Designer in die Lage versetzt wird, eine kleinere Batterie für die Anwendung zu verwenden. Der Unterschied zwischen den beiden Modellen liegt in der Ausgangsstromkapazität. Und zwar stellen sie 100 mA (RP514) bzw. 300 mA (RP515) bereit. Beide Modelle bieten Synchrongleichrichtung und verfügen über integrierte Low-Side MOSFET-Treibertransistoren. Die DC/DC-Wandler arbeiten im VFM-Modus, mit dem sich eine hocheffiziente Leistung bei geringem Ausgangsstrombedarf am besten verwirklichen lässt. Der daraus resultierende maximale Wirkungsgrad liegt im Bereich von 95 %.

Ein integrierter Unterspannungssperrschaltkreis deaktiviert den DC/DC-Wandler, falls die Eingangsspannung unter einen Mindestgrenzwert fällt. Ein Softstart-Schaltkreis steuert den Ausgangsstrom, damit dieser während des Hochfahrens konstant ansteigt. Außerdem verhindert er, dass es in der Anlaufphase zum Überschwingen oder Unterschwingen der Ausgangsspannung kommt. Dank der Lx-Strombegrenzung wird verhindert, dass die Stromspitze durch den Induktor eine bestimmte maximale Stromschwelle übersteigt.

Die Modelle RP514 und RP515 verfügen über eine optionale Auto-Entladefunktion. Diese Funktion entlädt den Ausgangskondensator an Masse, nachdem der Chip über den CE-Pin deaktiviert wurde. Die Lösung mit dem WLCSP-9-P2-Gehäuse braucht die geringste Platinen Fläche, wohingegen die kostengünstigere Variante in einem Standardgehäuse des Typs DFN (PLP) 2527-10 verfügbar ist.

Preise und Verfügbarkeit
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Eigenschaften RP514 / RP515    

DC/DC Wandler  
Eingangsspannungsbereich 1.8 V bis 5.5 V
Ausgangsspannungsbereich (intern festgelegt in Stufen zu 0.1 V) 1.0 V bis 4.0 V
Genauigkeit der Ausgangsspannung (Vset ≥ 1.2 V) / (Vset < 1.2 V) ±1.5% / ±1.8%
Ausgangsstrom 100 mA / 300 mA
Ruhestrom (Schaltreglerausgang inaktiv) Typ. 300 nA
Standby-Strom 0.01 µA
PMOS On-Widerstand (Vin = 3.6V, RP514K/RP515K / RP514Z/RP515Z) 0.19 Ω / 0.15 Ω
NMOS On-Widerstand (Vin = 3.6V, RP514K/RP515K / RP514Z/RP515Z) 0.19 Ω / 0.15 Ω
Schutzschaltungen UVLO, Soft-Start, Lx Current Limit
Maximaler Wirkungsgrad (Vin = 2.0 V, Vout = 1.8 V) 95%
Betriebsfrequenz Bis zu 1 MHz
Auto-Entladefunktion Optional je nach Produktversion
Batterie Monitor  
Ausgangsspannung 1/3 Vin oder 1/4 Vin je nach Produktversion
Stromverbrauch 0.1 µA
Ausgangs-Kondensator 0.1 µF bis 0.22 µF
RP514K / RP515K Gehäuse: (L2.7 x B2.5 x H0.6 mm) DFN(PLP)2527-10
RP514Z / RP515Z Gehäuse: (L1.45 x B1.48 x H0.36 mm) WLCSP-9-P2  
Datenblatt: https://www.e-devices.ricoh.co.jp/en/products/power/dcdc/rp514/
https://www.e-devices.ricoh.co.jp/en/products/power/dcdc/rp515/

 

Über Ricoh Electronic Devices Co., Ltd (REDC)
Ricoh Electronic Devices Co., Ltd ist ein weltweit führender Anbieter von Halbleiterprodukten und bietet ein umfassendes Portfolio an CMOS Power-Management- und Echtzeituhr-ICs, mit denen Ingenieure modernste Anwendungen für die Konsumgüter-, Industrie- und Automobilmärkte entwickeln können. Der Hauptsitz des Unternehmens sowie in die Bereiche Entwicklung, Vertrieb und Fertigung befinden sich in Japan. Regionale Vertriebs- und Supportbüros gibt es in Nordamerika, Europa und Asien.

Ricoh verfügt über ein umfassendes Know-how in der Technologie der Miniaturisierung und konzentriert sich auf die Entwicklung von Produkten, die unter anderem einen niedrigen Versorgungsstrom, eine hohe Genauigkeit, eine hohe Effizienz und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Ricoh hat Zertifikate für Qualitätsmanagement (ISO9001:2015 und IATF16949:2016) und Umweltmanagement (ISO14001) erhalten.
Weitere Informationen zu Ricoh und den Halbleiterprodukten unter https://www.e-devices.ricoh.co.jp/en/.