Bild 5: Testsetup für die Effizienz.

Bild 4: Testsetup für die Effizienz. Maxim

Im Testsetup von Bild 4 wird die Systemeffizienz (von VBATT zu VOUT) von Maxims Abwärts/Aufwärtswandler-IC MAX77816 mit einem Aufwärtswandler mit Bypass eines Wettbewerbers verglichen. Jeder Abwärts/Aufwärtswandler versorgt einen einzelnen 3,3-V-LDO mit einer Last von 500 mA.

Bild 6: Vergleich der Systemeffizienz (VBATT zu VOUT): Abwärts/Aufwärtswandler vs. Aufwärtswandler mit Bypass.

Bild 5: Vergleich der Systemeffizienz (VBATT zu VOUT): Abwärts/Aufwärtswandler vs. Aufwärtswandler mit Bypass. Maxim

Bild 5 bildet das Ergebnis des Vergleichs ab. Durchgezogene Kurven zeigen die Effizienz und gestrichelte Kurven die Batteriestromaufnahme für jede Lösung. Die Effizienz des Abwärts/Aufwärtswandlers (über 93 Prozent im gesamten Betriebsbereich) ist der des Aufwärtswandlers mit Bypass (bis hinab zu 81 Prozent bei vollem Akku) weit überlegen. Diese Überlegenheit beruht auf der Fähigkeit des Abwärts/Aufwärtswandler-ICs, den LDO über den gesamten Betriebsbereich im Schaltmodus zu versorgen. Den Übergangspunkt von Abwärts- zu Aufwärtsbetrieb hebt die vertikale gepunktete Linie hervor.

In Bild 6 wird die Effizienz (von VBATT auf VCC) des MAX77816 mit einem ähnlichen Abwärts/Aufwärtswandler-IC verglichen. In diesem Fall ist VCC = 3,3 V (anstatt VCC = 3,4 V) und VBATT = 3,3 V.

Die Testergebnisse zeigen, dass der MAX77816 den Abwärts/Aufwärtswandler des Wettbewerbs über den gesamten Strombereich von 1 mA bis 3 A übertrifft. Bis zu fünf Prozentpunkte beträgt der Effizienzvorteil. Den besten verfügbaren Abwärts/Aufwärtswandler zu verwenden, ist der erste Schritt zur Lösung des Effizienzproblems.

DVS für die Effizienz

Bild 7: MAX77816 vs. Wettbewerbs-Abwärts/Aufwärtswandler.

Bild 6: MAX77816 vs. Wettbewerbs-Abwärts/Aufwärtswandler. Maxim

DVS (dynamische Spannungsskalierung, Dynamic Voltage Scaling) kann die Systemeffizienz weiter verbessern. Die Last des Abwärts/Aufwärtswandlers besteht normalerweise aus mehreren LDOs mit verschiedenen VOUT. Unter Umständen sind diese LDOs nicht alle zur gleichen Zeit im Betrieb. Wenn der LDO mit dem höchsten VOUT deaktiviert ist, kann das System die Ausgangsspannung des Abwärts/Aufwärtswandlers (VCC) entsprechend der nächst höheren VOUT reduzieren. Auf diese Art wird der Spannungsabfall effektiv reduziert und damit Energie gespart.

DVS mit direkter Hardwaresteuerung

Ist eine direkte Hardwaresteuerung gewünscht, kann eine zweistufige Auswahl der Ausgangsspannung mit einem dafür vorgesehenen DVS-Logik-Pin erreicht werden. MAX77816 unterstützt einen programmierbaren Universal-Pin, der als DVS-Eingang konfiguriert werden kann, um zwischen zwei voreingestellten/programmierbaren Werten umzuschalten. Die Standardwerte sind 3,4 und 5 V, können aber auf Anfrage angepasst werden. Für weitere Energieeinsparungen muss eine feinere Auswahl von Ausgangsspannungen eingebaut werden, was einen anderen Steuerungstyp erforderlich macht. Dies wird im nächsten Abschnitt diskutiert.

Auf der nächsten Seite werden die Vorteile eines über I2C gesteuerten DVS behandelt

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