Eckdaten

Mit einer neuen Topologie geht Texas Instruments gegen den bestehenden Trend bei Leistungswandler-Systemen. Ohne Abstriche an der Effizienz, sorgt die kapazitive Umwandlungs-Topologie von TI für eine drastische Größenreduzierung. Somit lassen sich Anwendungen entwickeln, die kleiner und leichter sind und auf weniger Platz mehr leistungsfähige Verarbeitungsfunktionen und Features implementieren.

Für die meisten Endanwender bedeutet eine Verkleinerung der Leiterplatte auf 20 % oder weniger nicht viel, denn sie widmen der Stromversorgung wenig Beachtung, obwohl diese in der Regel bis zur Hälfte der Leiterplattenfläche eines elektronischen Systems beansprucht. Würde es gelingen, diesen Teil auf ein Fünftel seiner bisherigen Abmessungen zu verkleinern, könnten die betreffenden Geräte deutlich kleiner und leichter werden. Alternativ stünde bei gleicher Größe wesentlich mehr Platz für neue, leistungsfähige Funktionen zur Verfügung.

Bei Fahrzeugen, die auf dem Weg zum vollständig autonomen Fahren mit immer mehr Bildverarbeitungs-Funktionen ausgestattet werden, wäre dies beispielsweise sehr bedeutsam, oder auch bei tragbaren Geräten und Wearables. Das Equipment könnte bei weniger Platzbedarf mehr Kanäle und Features enthalten, ohne zu überhitzen. Drohnen könnten dank der Gewichtsreduzierung länger in der Luft bleiben und leistungsfähige Bildverarbeitung durchführen.

Möglich wird diese drastische Größenreduzierung durch eine von Texas Instruments vorgestellte neue kapazitive Wandlertopologie für On-Board-Stromversorgungen. Ausgelegt ist diese Innovation für Abwärtswandler-Applikationen, die hohe Spannungen am Eingang in niedrigere Ausgangsspannungen umwandeln. Die neue Technik ermöglicht den Betrieb mit wesentlich höheren Frequenzen, als es bisher mit vergleichbaren Chips möglich war. Erste IC-Produkte von TI, die auf dieser neuen Topologie basieren, zielen auf Kommunikations-Infrastruktur, Massenspeicher sowie Prüf- und Mess-Applikationen. Für solche Anwendungen bieten die Wandler eine bis zu siebenmal höhere Stromdichte. Hersteller können dadurch erheblich mehr Funktionalität unterbringen, ohne die Abmessungen ihrer Systeme zu vergrößern

Eine plötzliche, signifikante Größenreduzierung

Die Größe von Abwärtswandlern hat sich in den letzten Jahren nicht maßgeblich verändert. Die Miniaturisierung von Stromversorgungen vollzog sich in teils sehr kleinen Schritten. Ein Beispiel dafür sind externe Netzteile von Laptops. Der auf der Systemplatine untergebrachte Teil der Stromversorgung wurde im selben Zeitraum sogar mit noch geringerem Tempo verkleinert.

Meist sind neue Werkstoffe oder Fortschritte in der Fertigung für derart signifikante Größenreduzierungen verantwortlich, doch diesmal ist ein innovatives Design der Grund. Die neuen Stromversorgungen können mit bewährten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Geeignet sind die mit der neuen Serienkondensator-Topologie produzierten Abwärtswandler für alle Anwendungen in denen eine stabile, gut geregelte Eingangsspannung zur Verfügung steht.

Auf der nächsten Seite werden die Herausforderungen bei der Größenreduzierung behandelt.

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