Das wachsende Bewusstsein für nachhaltigen Energieverbrauch hat zu einer verstärkten Elektrifizierung in einer Vielzahl von Anwendungen geführt. Insbesondere im Automobilsektor steigt die Anzahl elektrischer Bauteile aufgrund technologischer Innovationen, die durch Fortschritte bei Elektrofahrzeugen und autonomem Fahren vorangetrieben werden, stetig an. Jede dieser elektrischen Anwendungen benötigt verschiedene Spannungsquellen, die alle durch Kondensatoren stabilisiert werden. Dies führt zu einem höheren Bedarf an externen Bauteilen, wodurch die Größe der Leiterplatten zunimmt und die Materialkosten steigen.
Nach der Entwicklung der Nano Pulse Control™-Technologie zur Hochgeschwindigkeits-Impulssteuerung und der Nano Energy™-Technologie zur Ultraniedrigstromversorgung hat ROHM mit Nano Cap™ eine dritte Nano-Stromversorgungstechnologie entwickelt, die die Anzahl der für Linearregler benötigten externen Kondensatoren reduziert.
In einer Schaltung, die typischerweise aus einem Linearregler und einem Mikrocontroller (MCU) besteht, wird üblicherweise ein 1-µF-Kondensator am Ausgang des Linearreglers und ein 100-nF-Kondensator am Eingang des MCU benötigt. Der Linearregler von ROHM, der die Nano Cap™-Technologie nutzt – entwickelt durch die Kombination von analoger Expertise in Schaltungsdesign, Layout und Fertigungsprozessen –, macht den Kondensator am Reglerausgang überflüssig und gewährleistet einen stabilen Betrieb mit nur dem 100-nF-Eingangskondensator. Durch die Reduzierung der Anzahl der Kondensatoren und der benötigten Kapazität für Stromversorgungsschaltungen in der Automobilindustrie und anderen Branchen trägt ROHM dazu bei, den Aufwand für die Schaltungsentwicklung zu minimieren.
Darüber hinaus wurden bereits teilweise Muster von Operationsverstärkern mit Nano Cap™-Technologie veröffentlicht, und es wird erwartet, dass Linearregler mit Nano Cap™-Technologie sowie LED-Treiber mit Reglern, die mit Nano Cap™ ausgestattet sind, im Jahr 2020 auf den Markt kommen werden.
ROHM ist bestrebt, die Entwicklung der Nano Cap™-Technologie weiter zu verbessern, um den Bedarf an Kondensatoren vollständig zu eliminieren und gleichzeitig den Einsatz dieser Technologie nicht nur auf Linearregler, sondern auch auf Operationsverstärker, LED-Treiber und andere analoge integrierte Schaltungen auszuweiten. Dadurch leistet ROHM einen Beitrag zum Umweltschutz durch die effiziente Nutzung von Ressourcen und die Minimierung der Umweltbelastung.
(Abb. 1a + 1b)
Über die Nano Cap™-Technologie:
Die Nano Cap™-Stromversorgungstechnologie bezeichnet eine extrem stabile Regelungstechnologie, die durch die Kombination von Expertise im Bereich fortschrittlicher Analogtechnik – einschließlich Schaltungsdesign, Prozessen und Layout – mit dem vertikal integrierten Produktionssystem von ROHM erreicht wird. Diese optimierte Regelung eliminiert die mit Kondensatoren in Analogschaltungen verbundenen Stabilitätsprobleme und trägt so zu einer kürzeren Entwicklungszeit für eine Vielzahl von Anwendungen in der Automobilindustrie, im Anlagenbau, im Konsumgüterbereich und weiteren Branchen bei.
Details zur Nano Cap™-Technologie:
Nano Cap ermöglicht eine stabile Steuerung des Ausgangssignals des Linearreglers, verbessert das Ansprechverhalten in analogen Schaltungen und minimiert gleichzeitig parasitäre Effekte im Zusammenhang mit Verdrahtung und Verstärkern. Dadurch kann die Ausgangskapazität auf weniger als ein Zehntel derjenigen herkömmlicher Lösungen reduziert werden.
(Abb. 2)
Daher erreicht die Nano Cap™ Linearreglertechnologie von ROHM in Schaltungen, die aus einem Linearregler und einem Mikrocontroller bestehen und normalerweise einen 1 µF Kondensator am Ausgang des Linearreglers und einen 100 nF Kondensator am Eingang des Mikrocontrollers benötigen, wie oben erwähnt, einen stabilen Betrieb mit nur einem 100 nF Kondensator auf der Seite des Mikrocontrollers.
Aufgrund der branchenüblichen Anforderung an eine maximale Ausgangsspannungsschwankung von ±5,0 % (bei ausschließlicher Betrachtung der Schwankung) in Bezug auf die Laststromschwankung von 50 mA bei einer Kapazität von 100 nF erreichen mit Nano Cap™ ausgestattete Chips in Evaluierungen einen stabilen Betrieb von ±3,6 %, verglichen mit herkömmlichen Linearreglern, deren Ausgangsspannung um bis zu ±15,6 % schwanken kann.
Weitere Nano-Stromversorgungstechnologien:
ROHM hat Nano-Stromversorgungstechnologien entwickelt, indem es sein firmeneigenes Know-how im Bereich analoger Schaltungstechnik einsetzte und Schaltungsdesign, Prozesse und Layout in einem vertikal integrierten Produktionssystem kombinierte. Im Folgenden werden weitere von ROHM entwickelte Nano-Stromversorgungstechnologien vorgestellt, die auf integrierten Leistungsschaltungen basieren und zur Lösung von Anwendungsproblemen in einer Vielzahl von Produkten beitragen.
Nano Pulse Control™
bezeichnet die Hochgeschwindigkeits-Pulssteuerungstechnologie von ROHM für Leistungs-ICs, die eine Einschaltzeit (Leistungs-IC-Steuerbreite) im Nanosekundenbereich (ns) erreicht. Dadurch ist die Hoch-Niederspannungswandlung mit nur einem einzigen IC möglich, im Gegensatz zu herkömmlichen Lösungen, die zwei oder mehr Leistungs-ICs benötigen. Dies trägt zur weiteren Miniaturisierung und Systemvereinfachung in 48-V-Anwendungen bei, von Mild-Hybridfahrzeugen und Industrierobotern bis hin zu Stromversorgungen für Basisstationen.
Nano Energy™ –
Diese Technologie mit extrem niedrigem Stromverbrauch zeichnet sich durch einen Leerlaufstrom im nA-Bereich aus und minimiert so den Kompensationsaufwand bei der Reduzierung des Stromverbrauchs in sehr leichten Lasten. Dadurch ermöglicht sie die vom IoT-Markt geforderte 10-jährige Betriebsdauer mit einer einzigen Knopfzelle und somit den Langzeitbetrieb kompakter, batteriebetriebener Anwendungen wie Handhelds, Wearables und IoT-Geräten.
