Da Texas Instruments un regolatore lineare a basso dropout con una corrente di riposo di appena 25 nanoampere

Prosegue l’impegno di TI per ridurre i consumi e migliorare l’efficienza energetica dei propri prodotti. In ambito battery management, dopo la presentazione del TPS62840, del TPS3840 e del BQ25619, è ora la volta del TPS7A02, un regolatore lineare LDO dalle dimensioni particolarmente contenute e con la più bassa corrente di riposo del settore, che consente di raddoppiare la durata delle batterie nelle applicazioni industriali e personali. Particolarmente indicato per i dispositivi sensibili dal punto di vista energetico.

Il mercato globale dei prodotti portatili alimentati a batteria dovrebbe raggiungere gli 865 miliardi di dollari entro il 2020, guidato dalla crescente necessità di una mobilità onnipresente nell’era del sempre e tutto connesso: individui, oggetti, veicoli e strumenti (Global Industry Analysts, Inc., 2018).

La durata della batteria sta diventando sempre più un fattore discriminante, man mano che i dispositivi diventano più piccoli, offrendo nel contempo maggiori prestazioni e funzionalità.

Il basso assorbimento a riposo (I_Q) svolge un ruolo chiave nell’incremento della durata della batteria, consentendo anche una riduzione dei costi di sistema.  Una bassa potenza in standby consente sia di aumentare la durata della batteria che di offrire un’esperienza utente migliore.

Anche l’elettronica non portatile trae beneficio dalla migliore efficienza energetica in standby.

Ne abbiamo parlato con Mike Beckman, vice president and general manager, Linear Power, presso TI che ci ha spiegato come Texas Instruments ha affrontato questa sfida, descrivendoci i prodotti rilasciati recentemente nei quali il basso Iq riveste un ruolo fondamentale.

TPS7A02

L’ultimo della serie, dopo il TPS62840 (regolatore di potenza switching con I_Q di 60 nA), il TPS3840 (Nano Power, High Input Voltage Supervisor) e il BQ25619 (Single cell buck battery charger), è il TPS7A02, un regolatore lineare (LDO) a basso dropout (LDO) dalle dimensioni particolarmente ridotte e con l’I_Q più bassa del settore (25 nanoampere) che coniuga prestazioni dinamiche con una rapida risposta ai transitori per applicazioni sensibili ai consumi.

Il nuovo regolatore lineare LDO (low-dropout) di TI unisce una I_Q estremamente bassa a una rapida risposta ai transienti per migliorare la durata delle prestazioni del sistema.

In particolare la corrente di riposo presenta un valore di 25 nA, pari a 1/10 rispetto ad analoghi dispositivi della concorrenza. Il nuovo regolatore dispone di un controllo a bassa I_Q con carichi leggeri anche in condizioni di dropout minimo, permettendo ai tecnici di ottenere una durata della batteria almeno doppia per le loro applicazioni. Inoltre, offre la migliore risposta ai transienti nella sua categoria per tempi di risveglio inferiori, migliorando i tempi di risposta delle applicazioni e le prestazioni dinamiche. Il ridotto ingombro della soluzione aiuta i tecnici a progettare rapidamente prodotti più piccoli, più leggeri e più efficienti, riducendo le dimensioni della soluzione di alimentazione; inoltre, i package comuni nel settore consentono una sostituzione al volo pin per pin in progetti già esistenti.

Il TPS7A02 consente di risolvere problematiche di progettazione critiche in molte applicazioni delicate in termini di alimentazione, alta precisione e bassa potenza, come nell’infrastruttura di rete, nell’automazione degli edifici, nelle apparecchiature mediche e per quanto riguarda i prodotti indossabili.

Il dispositivo entra a far parte della gamma di TI di regolatori lineari LDO a bassa I_Q che permette ai progettisti di prolungare la vita dei sistemi. Implementando il TPS7A02 con altri dispositivi a bassissima I_Q, come la gamma di microcontroller MSP430 (MCU) a bassissima potenza di TI, la MCU SimpleLink CC2642R, l’amplificatore operazionale nanopower TLV8802 oppure il sensore di temperatura TMP1075 a bassa potenza, i tecnici possono ottimizzare ulteriormente la durata della batteria e le prestazioni nei loro sistemi.

Caratteristiche e vantaggi fondamentali del TPS7A02:

• Estensione dei tempi di esecuzione dell’applicazione, maggiore durata di vita del sistema: il controllo della bassissima I_Q del TPS7A02 a carichi leggeri consente ai tecnici di raddoppiare almeno la durata della batteria per applicazioni che utilizzano batterie a chimica standard, come gli ioni di litio. Ad esempio, utilizzando il TPS7A02 in progetti per videocitofoni e telecamere di sicurezza wireless, i tecnici possono raggiungere 24 mesi o più di durata della batteria (fino a quattro volte lo standard di settore). Inoltre, la bassissima I_Q di spegnimento del TPS7A02 pari a 3 nA permette di aumentare la shelf life delle batterie fino a cinque volte nelle applicazioni mediche portatili e negli indossabili rispetto ai dispositivi della concorrenza.
• Tempi di risveglio più rapidi, migliori prestazioni dinamiche: il TPS7A02 è in grado di stabilizzarsi in meno di 5 µs per transienti da 1 a 50 mA, pari a metà del tempo rispetto ai dispositivi della concorrenza, permettendo ai tecnici di progettare applicazioni con tempi di risposta inferiori e migliori prestazioni dinamiche. Grazie alla possibilità di rispondere rapidamente a rapidi cambiamenti di carico, offrendo al tempo stesso una variazione minima in termini di tensione di uscita, il TPS7A02 risulta vantaggioso per applicazioni ad alta precisione e bassa potenza, come l’Internet of Things (IoT) e i dispositivi medici portatili, che richiedono un’alimentazione pulita per acquisire i segnali in modo preciso lungo tutto il corpo.
• Minore ingombro della soluzione, time to market inferiore: il TPS7A02 è in grado di passare automaticamente da uno stato di risparmio della I_Q a basso carico ad uno stato a carico elevato e transienti rapidi, senza richiedere alcun circuito o componente esterno. Ne risulta che i tecnici possono utilizzare il TPS7A02 per ridurre le dimensioni delle soluzioni anche del 70%, aggiungendo maggiori funzionalità ai propri progetti in applicazioni con vincoli di spazio o riducendo i costi del sistema utilizzando schede più piccole.

In questo video dal titolo “Power tips: Iq (quiescent current) and light load efficiency“, viene descritta l’importanza della bassa corrente a riposo:

Campioni di pre-produzione del TPS7A02 sono già disponibili sullo store online di TI in un package (X2SON) small outline no-lead a 4 pin da 1 mm x 1 mm. Un package SOT-23 (small outline transistor) a 5 pin da 2,9 mm x 1,6 mm sarà disponibile più avanti nel corso di quest’anno. Inoltre, un package DSBGA a 4 pin (die-size ball grid array) nelle misure di 0,65 mm x 0,65 mm sarà disponibile all’inizio del 2020. Il prezzo parte da US $ 0,49 per quantità di 1.000 pezzi. Il modulo di valutazione per il regolatore di tensione lineare LDO universale, MULTIPKGLDOEVM-823, è disponibile a US $ 20.

Come al solito, Texas Instruments mette a disposizione per questo nuovo prodotto numerose risorse supplementari: un articolo dal titolo  «Le basi dell’LDO: introduzione alla corrente di riposo», la vasta gamma di progetti di alimentazione nella Libreria di progetti di riferimento di TI, la variegata gamma di regolatori lineari LDO di TI e la serie completa di prodotti per regolatori lineari. Ulteriori risposte, rapide e verificate, nonché aiuto per la progettazione, possono arrivare dagli esperti di TI del Forum Power Management di TI E2E.

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