Texas Instruments, convertitore buck/boost bidirezionale con bassa IQ

Texas Instruments ha presentato un convertitore buck/boost bidirezionale con una bassissima corrente di riposo (I_Q) di 60 nA, ossia un terzo della I_Q dei convertitori boost concorrenti.

Il convertitore buck/boost TPS61094 integra una modalità buck per la carica del supercondensatore offrendo al tempo stesso una I_Q 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 carichi di picco 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.

Convertitore buck/boost, le caratteristiche

Gli ingegneri che progettano sistemi a batteria si trovano spesso ad affrontare una comune sfida progettuale: la necessità di ottenere un’elevata efficienza in condizioni di carico nullo o leggero nel campo dei milliampere bassi o dei microampere. Questa situazione richiede che gli alimentatori regolino la loro uscita mantenendo una corrente di alimentazione estremamente bassa nel campo 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 I_Q.

Supporto per carichi di picco e alimentazione di backup da parte di un supercondensatore mantenendo una bassa I_Q 

Le odierne strutture basate su batterie al litio cloruro di tionile (Li/SOCl₂) gestiscono spesso il carico di picco per mezzo di costosi HLC e non sono l’ideale per il controllo della corrente di carica. Il TPS61094, grazie alla combinazione tra una bassa I_Q pari a 60 nA e la carica/scarica del supercondensatore, consente agli ingegneri di sostituire gli HLC con dei supercondensatori per poter supportare il carico di picco e di prolungare la durata della batteria fino al 20% in applicazioni che devono funzionare con una singola batteria per 10 anni o più.

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.

Erogazione del doppio della corrente di uscita con l’I_Q più bassa del settore

Oltre ad aumentare la durata della batteria, il convertitore buck/boost con l’I_Q più bassa del settore presenta un limite di corrente dell’induttore pari a 2 A durante il funzionamento boost. Pertanto, il TPS61094 ha il doppio della corrente di uscita dei convertitori boost rispetto alla concorrenza.

La corrente di uscita supplementare consente al TPS61094 di supportare gli standard 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 fino a 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 del carico di picco. 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, che possono ridurre il numero di componenti del 50% e liberare 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. 

Package, disponibilità e prezzi

Il TPS61094 è ora disponibile presso TI e presso 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 US $ 1,20 per quantità da 1.000 pezzi. Bobine complete e in quantità personalizzate sono disponibili su TI.com e tramite altri canali. Il modulo di valutazione TPS61094EVM-066 è disponibile su TI.com per US $ 99. Su TI.com sono disponibili diverse opzioni per il pagamento e per la spedizione.