Der Buck-DC/DC-Wandler R1801 wurde für die Verwendung im Internet-der-Dinge-Ökosystem entwickelt, um Energie aus Fotovoltaik- oder Piezoelektrik-Zellen gewonnen wird. Es macht tragbare Geräte energieautark und reduziert gleichzeitig den Verbrauch von Primärbatterien.

Der DC/DC-Wandler wandelt Energie aus einer Solarzelle um und speichert sie in Batterie- oder Superkondensator-Speicherelementen. Ein Ruhestrom von 200nA ermöglicht die Verwendung der Ernteschaltung auch in einer Umgebung mit geringer Beleuchtung. Sobald auf der Eingangsseite genügend Energie zur Verfügung steht, kann der DC/DC-Wandler Energie vom Eingang zum Ausgang übertragen, bis die Energie unter einen Schwellenwert fällt. Dieser Vorgang wiederholt und erhöht die Spannung im Energiespeicher, bis das erforderliche Niveau erreicht ist.

Sobald die Ausgangsspannung ...

90% ihrer Einstellung erreicht, wird der Power-Good-Ausgang aktiv und versorgt weitere Schaltkreise. Der Power-Good-Ausgang bleibt aktiv, bis die Ausgangsspannung unter typisch 2,13V fällt - unabhängig davon, ob eine Eingangsspannung vorhanden ist oder nicht. Auf diese Weise bleiben die Schaltkreise am Ausgang auch nachts aktiv, wenn die Solarzelle keinen Strom erzeugt.

Ausgangs- und maximale Leistungsspannung sind einstellbar. Es ist dadurch möglich, die Einstellungen an die Leistung der Solarzelle anzupassen. Zunächst lasst sich auswählen, welche Produktversion für ein Projekt verwendet werden soll. Die Produktversion verfügt bereits über einen voreingestellten Vset- und Vmp-Spannungspegel. Zweitens ist es möglich, diese voreingestellten Spannungen über die drei Pins Vset1-3 und Vmp1-3 zu steuern. Durch Konfigurieren der drei Pins wird festegelegt, um wie viel die anfängliche Spannungseinstellung in einem 100-mV-Schritt zunimmt oder abnimmt. Der gesamte einstellbare Bereich beträgt ± 300mV.

Schutzfunktionen

Der R1801 verfügt über einen eingebauten Rückstromschutz, um die Energie im Energiespeicher zu halten und einen Stromfluss von Ausgang zu Eingang zu verhindern. Wenn die Eingangsspannung unter die Ausgangsspannung fällt, wird diese Schutzschaltung unter der Bedingung aktiv, dass die Eingangsspannung gleich oder größer als 2V ist. Wenn die Eingangsspannung weniger als 2V beträgt, lädt der Rückstrom den Eingang für einen kurzen Moment auf, bis der Schutz wieder aktiv wird. Infolgedessen ist der durchschnittliche Rückstrom sehr klein. Auf diese Weise versorgt der R1801 angeschlossene Stromkreise auch ohne Strom aus der Solarzelle mit Strom.

Die minimal erforderliche Leistung zum Starten des ICs beträgt 1µW und der Spitzenwirkungsgrad liegt bei etwa 80% bei einem Ausgangsstrom von 10µA (z.B. Vin = 4V, Vout = 3V). Der R1801 ist in einem DFN (PLP) 2730-12-Gehäuse erhältlich. Muster und getestete Evaluierungsboards sind ebenfalls erhältlich.

Technische Eckdaten im Überblick:

• Eingangsspannungsbereich: 2,3V bis 5,5V
• Ausgangsspannungsbereich: 2,3V bis 4,5V
• Genauigkeit der Ausgangsspannung: ±3,0%
• Ruhestrom: typ. 200nA (Ta = 25°C, ohne Last) (Vin = 4V, Vout = 3,0V)
• Startleistung: 1μW (Vin = 4V, Vout = 3,0V)
• Rückstromschutz (Vin ≥ 2,0V)
• Einstellbare Ausgangsspannung
• Power Good Funktion
• Ausgangsstrom: 1mA
• Spitzenwirkungsgrad: 80% bei 10μA