Die zunehmende Elektrifizierung von Anwendungen in allen Branchen hat in den letzten Jahren zu einem Anstieg der benötigten elektronischen Bauteile und des damit verbundenen Entwicklungsaufwands geführt. Daher besteht eine wachsende Nachfrage nach einer Reduzierung der Anzahl von Kondensatoren, die beispielsweise zur Stabilisierung elektronischer Schaltungen eingesetzt werden. Um den Entwicklungsaufwand für Stromversorgungsschaltungen bei sich ändernden Spezifikationen zu minimieren, werden zudem hochwertige Leistungs-ICs benötigt, die ein exzellentes Ansprechverhalten und einen stabilen Betrieb gewährleisten.
Typischerweise überwacht die integrierte Stromversorgungsschaltung permanent die Ausgangsspannung, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten. Sie enthält eine Rückkopplungsschaltung, die die Ausgangsspannung durch Vergleich mit einer internen Referenzspannung präzise anpasst. Eine schnellere Reaktionszeit ermöglicht die rasche Korrektur von Ausgangsspannungsänderungen, die durch Schwankungen der Eingangsspannung und/oder des Laststroms verursacht werden. Andererseits kann eine zu kurze Reaktionszeit den Betrieb der Schaltung destabilisieren und zu Schwingungen der Ausgangsspannung führen. Da die Reaktionsgeschwindigkeit auch von der Ausgangskapazität abhängt, war die Erzielung der gewünschten Reaktionsleistung bisher eine Herausforderung.
Die Integration der innovativen QuiCur™-Technologie zur schnellen Lastanpassung in die Stromversorgungs-ICs ermöglicht optimale Leistung ohne Instabilität der Rückkopplungsschaltungen. Dies reduziert nicht nur die Anzahl externer Bauteile und den Platzbedarf durch Minimierung der benötigten Ausgangskondensatorkapazität des Stromversorgungs-ICs, sondern ermöglicht auch eine lineare Anpassung von Kapazitäts- und Ausgangsspannungsschwankungen (negative konstante Proportionalität). So wird ein stabiler Betrieb selbst bei Kapazitätserhöhungen aufgrund von Spezifikationsänderungen gewährleistet. Dadurch wird der Ressourcenaufwand für die Schaltungsentwicklung der Stromversorgung erheblich reduziert, da ein stabiler Betrieb mit weniger externen Bauteilen ermöglicht wird.
ROHM arbeitet derzeit an der Kommerzialisierung von mit QuiCur™ ausgestatteten integrierten Stromversorgungsschaltungen und plant, im April Muster von DC/DC-Wandler-Schaltungen und im Juli dieses Jahres Muster von LDOs auszuliefern.
QuiCur™-Technologie im Detail:
QuiCur™ löst die beiden Probleme herkömmlicher Rückkopplungsschaltungen von Stromversorgungs-ICs, wenn maximale Ansprechleistung gefordert ist: (1) den unbrauchbaren Bereich im Frequenzbereich unterhalb des instabilen Bereichs und (2) Schwankungen der Nulldurchgangsfrequenz (f0) aufgrund der Ausgangskapazität. Dies wird durch die vollständige Trennung der Signalverarbeitungsfunktionen für Ansprechgeschwindigkeit (Regelungssystem) und Spannungsstabilität (Kompensationssystem) erreicht. Das erste Problem wird durch den Einsatz eines dedizierten Fehlerverstärkers gelöst, der keinen unbrauchbaren Bereich in der Rückkopplungsschaltung erzeugt.
Für das zweite Problem haben wir einen dedizierten Fehlerverstärker der zweiten Stufe eingesetzt und eine Technologie eingeführt, die es ermöglicht, den Verstärkungsfaktor mittels Stromerzeugung anzupassen. Obwohl die Nulldurchgangsfrequenz in Abhängigkeit von der angeschlossenen Ausgangskapazität variieren kann, lässt sie sich durch die Anpassung des Verstärkungsfaktors stets an der Grenze zwischen instabilem und stabilem Regelbereich fixieren. Dieses System, in dem sich die Funktionen der beiden Fehlerverstärker teilen, findet breite Anwendung in integrierten Stromversorgungsschaltungen, wie z. B. DC/DC-Wandler-ICs und LDOs mit Rückkopplungsschaltungen.
In Kombination mit der ultrastabilen Regelungstechnologie Nano Cap™
ermöglicht Nano Cap™ eine stabile Steuerung des Linearreglerausgangs und verbessert so das Ansprechverhalten analoger Schaltungen bei gleichzeitiger Minimierung parasitärer Effekte durch Verdrahtung und Verstärker. Dadurch lässt sich die Ausgangskapazität im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auf weniger als ein Zehntel reduzieren. Ein Kondensator am Linearreglerausgang entfällt, und ein stabiler Betrieb wird mit nur einem 100-nF-Kondensator auf der MCU-Seite gewährleistet.
Während QuiCur™ allein die Ausgangskapazität in den Mikrofarad-Bereich (µF) senken kann, reduziert die Kombination mit Nano Cap™ sie in den Nanofarad-Bereich (nF).
Weitere Informationen oder ein Angebot
