Il nuovo convertitore DC/DC di Texas Instruments consente di aumentare fino al 20% la durata della batterie nelle applicazioni industriali a bassa potenza.
Texas Instruments ha presentato oggi un nuovo convertitore buck/boost bidirezionale con una bassissima corrente di riposo (IQ) di appena 60 nA, ossia un terzo della corrente dei convertitori boost concorrenti. Il convertitore buck/boost TPS61094 integra una modalità buck per la carica dei supercondensatori di backup offrendo al tempo stesso una IQ estremamente bassa. In questo modo, gli ingegneri possono aumentare la durata della batteria fino al 20% rispetto ai condensatori a strato ibrido (HLC) comunemente usati. La carica/scarica del supercondensatore contribuisce a supportare i picchi di corrente e l’alimentazione di backup, che sono aspetti importanti per il funzionamento continuo in applicazioni industriali alimentate a batteria, come contatori intelligenti, rilevatori di fumo e videocitofoni, nonché nelle applicazioni mediche.
Gli ingegneri che progettano sistemi a batteria si trovano spesso ad affrontare la necessità di ottenere un’elevata efficienza in condizioni di carico nullo o leggero, dell’ordine dei milliampere o dei microampere. In queste condizioni è necessario che i regolatori continuino a funzionare normalmente ma presentino un bassissimo assorbimento, dell’ordine dei nanoampere. Il TPS61094 combina due vantaggi chiave per i quali prima occorreva scendere a compromessi: la semplicità di progettazione dell’utilizzo di un convertitore buck/boost integrato e la maggiore durata della batteria, resa possibile dall’elevata corrente di uscita e dalla bassa corrente a riposo. Maggiori informazioni sono disponibili nell’articolo tecnico “Tre vantaggi dell’utilizzo di un convertitore buck/boost a bassa IQ per aumentare la durata della batteria nei contatori intelligenti”.
Supporto per spunti di corrente e alimentazione di backup da parte di un supercondensatore mantenendo una bassa IQ
Le attuali strutture basate su batterie al litio cloruro di tionile (Li/SOCl₂) gestiscono spesso lo spunto di corrente mediante costosi HLC che non sono l’ideale per il controllo della corrente di carica. Il TPS61094, grazie alla combinazione tra una bassa IQ pari a 60 nA e la carica/scarica del supercondensatore, consente ai progettisti di sostituire gli HLC con dei supercondensatori per poter supportare i picchi di corrente, prolungando così la durata della batteria fino al 20% in applicazioni che devono funzionare con una singola batteria per 10 anni o più. Ulteriori informazioni sulla progettazione del TPS61094 in sistemi con contatori intelligenti sono disponibili nella nota applicativa “Una soluzione di lunga durata e dai costi concorrenziali per i contatori intelligenti basata sul TPS61094”.
Allo stesso modo, il TPS61094 può fornire l’alimentazione di backup in applicazioni che richiedono uno spegnimento sicuro o una comunicazione all’ultimo momento in caso di interruzione dell’alimentazione. Ulteriori informazioni si trovano nell’articolo tecnico “Metodi efficaci per implementare l’alimentazione di backup tramite supercondensatori”.
Erogazione del doppio della corrente di uscita con l’IQ più bassa del settore
Oltre ad aumentare la durata della batteria, il convertitore buck/boost con la corrente a riposo più bassa del settore presenta un limite di corrente pari a 2 A durante il funzionamento boost. Questo valore è il doppio rispetto a quanto offerto dai convertitori boost della concorrenza.
La corrente di uscita supplementare consente al TPS61094 di supportare applicazioni radio come NB-IoT (narrowband Internet of Things), LTE-M, Wi-SUN, MIOTY, Bluetooth e M-Bus wireless, su un intervallo di tensione di ingresso più ampio. Ad esempio, il TPS61094 è in grado di supportare una corrente di uscita superiore a 250 mA con una tensione di ingresso di soli 0,7 V.
Riduzione del numero di componenti fino al 50% e semplificazione dei progetti
Tipiche applicazioni industriali come i contatori intelligenti richiedono diversi componenti di alimentazione per le funzioni di alimentazione di backup o per il supporto dei picchi di corrente. L’integrazione di un caricatore buck e di un convertitore boost in un singolo circuito integrato rende superfluo utilizzare un caricatore buck discreto, un induttore e due condensatori esterni, riducendo così il numero di componenti del 50% e liberando spazio sulla scheda.
Inoltre, grazie all’integrazione del caricatore buck e del convertitore boost sul TPS61094, i progettisti possono controllare facilmente l’handshake tra tutte le funzioni, offrendo una transizione più fluida tra le modalità operative.
Il TPS61094 è già disponibile presso TI e presso i distributori autorizzati in un package a 12 pin WSON (very very thin small outline no-lead) da 2,0 mm x 3,0 mm, al prezzo di 1,20 dollari per quantità di 1.000 pezzi.
È anche disponibile il modulo di valutazione TPS61094EVM-066 al prezzo di 99 dollari.
