Texas Instruments stellt fünf neue Power-Management-ICs der nächsten Generation vor. Diese sind in der Lage, im Mikrowatt- bis Milliwattbereich liegende Energiemengen aus Licht, Wärme oder mechanischen Energiequellen effizient zu erfassen und zu managen. Die Bausteine bq25570, bq25505, TPS62740, TPS62737 und TPS62736 weisen eine äußerst geringe aktive Ruhestromaufnahme auf und ermöglichen einen batterielosen Betrieb von drahtlosen Sensornetzwerken, Überwachungssystemen, am Körper tragbaren medizinischen Geräten, Mobil-Zubehör und anderen Anwendungen mit begrenztem Zugang zu Energiequellen. Muster und Entwicklungs-Kits können auf [http://www.ti.com/energyharvesting-pr-eu] bestellt werden.

Nano-Power-Harvesting

Der Boost Charger bq25570 verfügt über einen eingebauten Abwärtswandler und kommt mit einer Ruhestromaufnahme von 488 nA aus.

Der Boost Charger bq25570 verfügt über einen eingebauten Abwärtswandler und kommt mit einer Ruhestromaufnahme von 488 nA aus.Texas Instruments

Der Boost Charger bq25570 verfügt über einen eingebauten Abwärtswandler und kommt mit einer Ruhestromaufnahme von 488 nA aus. Er bringt es bei Ausgangsströmen unter 10 µA auf mehr als 90 Prozent Wirkungsgrad und behält sein hohes Effizienzniveau auch dann, wenn nur ein Minimum an Energie zur Verfügung steht. Zum Extrahieren und Managen von Energie aus Photovoltaik-Zellen und thermoelektrischen Generatoren enthält der Baustein eine MPPT-Funktion (Maximum Power Point Tracking). Unterstützt werden beliebige Energiespeicher wie zum Beispiel Lithium-Ionen-Akkus, Dünnfilm-Batterien, Superkondensatoren oder konventionelle Kondensatoren. Bei langer Lagerdauer kann die Stromversorgung für den bq25570 durch eine spezielle Versand-Betriebsart (Ship Mode) deaktiviert werden, in der die Stromaufnahme unter 5 nA sinkt.

Der Boost Charger bq25505 erzielt eine geringe aktive Stromaufnahme von 325 nA.

Der Boost Charger bq25505 erzielt eine geringe aktive Stromaufnahme von 325 nA.Texas Instruments

Der Boost Charger bq25505 ähnelt dem bq25570, erzielt jedoch eine noch geringere aktive Stromaufnahme von 325 nA. Er besitzt einen speziellen, autonomen Power-Multiplexor-Gatetreiber, der einen reibungslosen Systembetrieb aus Energy-Harvesting-Quellen und einer Primärbatterie ermöglicht. Auch wenn vom Harvester keine Energie beigesteuert wird, gewährleistet er eine ununterbrochene Stromversorgung, solange das System betriebsfähig sein muss.

Äußerst sparsame Gleichspannungswandler

Zusätzlich zu den Batteriemanagement-Schaltungen stellt TI den äußerst kleinen und sparsamen Abwärtswandler TPS62740 vor für Designs mit 300 mA Ausgangsstrom. Er arbeitet im aktiven Betrieb mit nur 360 nA Ruhestromaufnahme, während es im Standby-Status sogar nur 70 nA sind. Bis 10 µA herab bringt es dieser Wandler auf mehr als 90 Prozent Wirkungsgrad. Der Baustein ermöglicht eine Lösung mit einer Gesamtfläche von 31 mm² und eignet sich dank seiner programmierbaren Ausgangsspannung und seiner DCS-Control-Funktionalität für die Versorgung von Mikrocontrollern, darunter beispielsweise die äußerst wenig Strom aufnehmenden Mikrocontroller der Reihe MSP430FR59xx von TI und Bluetooth-Low-Energy-Lösungen wie die Wireless MCU SimpleLink CC2541. Der integrierte Lastschalter des TPS62740 senkt außerdem die Leistungsaufnahme von Bauelementen wie etwa LEDs oder Sensoren, die nur zeitweilig genutzt werden.

Der äußerst kleine und sparsame Abwärtswandler TPS62740 für Designs mit 300 mA Ausgangsstrom.

Der äußerst kleine und sparsame Abwärtswandler TPS62740 für Designs mit 300 mA Ausgangsstrom.Texas Instruments

Für Designs mit geringerem Strombedarf empfehlen sich der Wandler TPS62737 für 200-mA-Designs und der TPS62736 für 50-mA-Designs. Beide nehmen im aktiven Betrieb nur 370 nA und im Sleep-Modus nur 15 nA auf und erzielen bei Ausgangsströmen unter 15 µA einen Wirkungsgrad von 90 Prozent.

Verfügbarkeit und Preise

Alle genannten Produkte sind bereits in Produktionsstückzahlen lieferbar und können über das weltweite Distributionsnetzwerk von TI bezogen werden. Die Bausteine bq25570 und bq25505 sind in einem 3,5 x 3,5 mm2 großen QFN-Gehäuse lieferbar und kosten 3,20 US-Dollar beziehungsweise 2,40 US-Dollar (ab 1000 Stück). Der TPS62740 besitzt ein besonders kleines, nur 2 x 3 mm2 messendes SON-Gehäuse und kostet 1,10 US-Dollar (ab 1000 Stück). TPS62737 und TPS62736 werden in einem 3,5 x 3,5 mm2 großen QFN-Gehäuse zu Preisen von 1,- beziehungsweise -,80 US-Dollar (ebenfalls ab 1000 Stück) angeboten.