Fürstenfeldbruck, 06. März 2007 – National Semiconductor, Marktführer bei Power-Management-ICs, stellt unter der Bezeichnung LM5116 den industrieweit ersten Current-Mode-Buck-Schaltregler für einen Eingangsspannungsbereich von 6 bis 100 V vor. Einsatzgebiete des Bausteins sind Telekommunikations- und Automotive-Anwendungen sowie industrielle Steuerungen. Der LM5116 zeichnet sich in DC/DC-Stromversorgungen durch eine einzigartige Kombination aus Leistungsfähigkeit, Flexibilität und einfacher Anwendung aus. Er ergänzt das bestehende Angebot an synchronen Buck-Schaltreglern von National und ragt durch seinen erweiterten Eingangsspannungsbereich und seinen höheren Laststrom heraus.
Der LM5116 ist besonders geeignet als Abwärts-Schaltregler in Anwendungen, in denen eine hohe oder stark variierende Eingangsspannung in eine niedrigere Ausgangsspannung umgewandelt werden muss. Die patentierte Emulated-Current-Mode-Technologie (ECM) von National reduziert die Störempfindlichkeit der Pulsweiten-Modulationsschaltung (PWM). Sie gestattet insbesondere eine präzise Regelung der sehr niedrigen Tastverhältnisse, die typischerweise in Anwendungen mit hoher Eingangsspannung vorkommen. Zu den weiteren besonderen Merkmalen zählen der Überhitzungsschutz, die programmierbare Softstart-Funktion, die Frequenz-Synchronisation, die zyklusweise Strombegrenzung und die einstellbare Abschaltung bei zu niedriger Eingangsspannung (Under-Voltage-Lockout; UVLO).
Die Emulated Current-Mode-Technologie
Die Emulated-Current-Mode-Regelung vermeidet die Störempfindlichkeit sowie die Einschränkungen bei kurzen Tastverhältnissen der traditionellen Current-Mode-Regelung. Dies wird daduch erreicht, daß zur Generierung des Current-Mode- Regelsignals nicht das Stromsignal des Buck-Schalters verwendet wird, sondern dieses Signal emuliert (rekonstruiert) und anschließend für die Pulsweitenmodulation verwendet wird. Das emulierte Stromsignal entsteht durch Addition eines Rampensignals zu einem Basissockel. Der Sockel entspricht dem Strom in dem LOW-Side-Schalter am Ende seines ON-Zyklusses. Die Rampe entsteht durch die Ladung eines Kondensators mit einem definierten Strom proportional zur Spannung über der Induktivität. Am Kondensator baut sich dadurch eine Spannung auf, die direkt proportional zum Strom im Buck-Schalter ist. Da dieses Stromsignal die PWM-Schaltung speist, wird, ohne den Buck-Schalter-Strom direkt erfassen zu müssen, ein identisches (emuliertes) Signal erzeugt. Dadurch verringern sich einerseits die Schaltstörungen, während andererseits die Vorteile der Current-Mode-Regelung erhalten bleiben.
Technische Eigenschaften des Buck-Schaltreglers LM5116
Kennzeichnend für den LM5116 ist der sehr große, bis 100 V reichende Eingangsspannungsbereich, während die Ausgangsspannung auf Werte zwischen 1,215 V und 80 V programmiert werden kann. Die reduzierte Störempfindlichkeit erlaubt eine präzise Regelung der sehr kleinen Tastverhältnisse, die in Anwendungen mit hoher Eingangsspannung erforderlich sind. Dank der emulierten Stromrampe eignet sich der LM5116 für ein Verhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung von über 20:1 bei einer Schaltfrequenz von 500 kHz. Die Schaltfrequenz kann vom Anwender mit nur einem Widerstand auf Werte bis 1 MHz eingestellt werden und lässt sich, wenn erforderlich, zu einem externen Takt synchronisieren. Ein Sleep-Modus mit niedriger Ruhestromaufnahme setzt den Schaltregler außer Betrieb und senkt den Strombedarf auf insgesamt nur 10 µA, damit batteriebetriebene Applikationen im abgeschalteten Zustand möglichst wenig Energie benötigen. Je nach Selektion des Anwenders kann der LOW-Side-MOSFET (synchroner MOSFET) im Dioden-Emulationsmodus betrieben werden. Dies hat zur Folge, daß bei niedriger Ausgangsleistung ein negativer Spulenstrom und das Entladen des Ausgangskondensators vermieden und damit der Wirkungsgrad verbessert wird.. Ein kontrolliertes Starten der Schaltung an einem vorgeladenen Ausgangskondensator wird ermöglicht, indem die Dioden-Emulation des synchronen MOSFET schrittweise deaktiviert wird. Der programmierbare Softstart, die konfigurierbare Abschaltung bei zu niedriger Eingangsspannung und die flexible Spannungsversorgung verbessern die Einflussmöglichkeiten des Systemdesigners während des Einschaltvorgangs.
Der LM5116 wird mit einem für hohe Verlustleistungen optimierten TSSOP-20-Gehäuse geliefert, dessen exponiertes Die-Attach-Pad für eine bessere Ableitung der Verlustwärme sorgt.
Preis und Verfügbarkeit
Der ab sofort verfügbare Buck-Schaltreglers LM5116 von National kostet 3,25 US-Dollar (ab 1.000 Stück). Weitere Informationen über den LM5116 sowie Anleitungen zur Bestellung von Mustern und Evaluation-Boards sind unter http://www.national.com/pf/LM/LM5116.html abrufbar.
Power-Management-Produkte von National
National Semiconductor ist mit einem Marktanteil von 14 Prozent die Nummer eins unter den Anbietern von Spannungsregler-ICs gemäß einer 2005 durchgeführten iSuppli-Studie. Zum innovativen Power-Management-Angebot von National gehören marktführende Linearregler, ICs zur Überwachung und Steuerung von Stromversorgungen, Referenz-ICs sowie Schaltregler, wie beispielsweise Hochspannungs-ICs für die DC/DC-Wandlung, Schaltkondensator-Konverter, ICs für das Beleuchtungs-Management und induktive Schaltregler. Außerdem bietet National Online-Tools an, mit deren Hilfe Leistungselektronik-Entwickler die optimalen Power-Management-Chips für ihre jeweilige Applikation selektieren können. WEBENCH®, das kostenlose Online-Designtool von National, gibt dem Entwickler die Möglichkeit, ein Produkt auszuwählen, damit ein Design zu erstellen und zu analysieren sowie einen kundenspezifischen Prototypen zu entwickeln, der binnen 24 Stunden geliefert wird. Weitere Informationen über die Power-Management-Produkte von National sind abrufbar unter http://power.national.com.
Zu National Semiconductor
National Semiconductor gehört zu den weltweit führenden Halbleiterherstellern und hat sich auf die Analogtechnologie fokussiert. Das Unternehmen stellt leistungsfähige Analogkomponenten und Analogsubsysteme her und bietet ein umfangreiches Portfolio an Power-Management-ICs, Audio- und Operationsverstärkern, Interface-Produkten, Datenwandlern und Display-Treibern. Zu den Zielmärkten des Unternehmens gehören die Mobilkommunikation (Endgeräte und Infrastruktur), Display-Anwendungen sowie der breite Markt für elektronische Anwendungen, z.B. Medizin-, Automobil- und Industrieelektronik, Test- und Prüfsysteme sowie Unterhaltungselektronik. National mit Hauptsitz in Santa Clara, Kalifornien/USA, erzielte im Geschäftsjahr 2006, das am 28. Mai 2006 endete, einen Umsatz von 2,16 Mrd. US-Dollar. Die europäische Zentrale des Unternehmens befindet sich in Fürstenfeldbruck nahe München. Weitere Unternehmens- und Produkt-Informationen sind unter www.national.com erhältlich.
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