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Wandler: Sauberes Anlaufverhalten dank präziser Schwellenspannung

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Texas Instruments Deutschland GmbH
MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Die horizontalen Cursormarken sind auf die VIL- und VIH-Werte von 0,3 V bzw. 0,9 V eingestellt. Die vertikalen Cursormarken an diesen Punkten zeigen die mögliche Schwankung der Anlaufverzögerungszeit infolge der locker angegebenen Schwellenspannung. Die Zeit zwischen diesen Marken berücksichtigt dabei noch nicht einmal die widerstands- und kondensatorbedingten Schwankungen, die die Flankensteilheit des EN-Signals beeinflussen und zu einer noch größeren Variation der Anlaufverzögerungszeit führen würden.

Der TPS62136, der neuer ist als der in Bild 4 gezeigte TPS62130A, ist in seinem Eingangsspannungsbereich und Ausgangsstrom gleich, bietet aber eine verbesserte Leistungsfähigkeit. Hervorzuheben sind die kleineren Lösungsabmessungen, der höhere Ausgangsstrom, die präzisere Ausgangsspannung und die exaktere Schwellenspannung am EN-Pin. Letztere beseitigt einen großen Teil der Schwankungen, mit denen RC-Verzögerungsschaltungen behaftet sind, und macht das Anlauf-Timing dadurch erheblich genauer.

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Die Verwendung eines einfachen Widerstands-Spannungsteilers zwischen Eingangsspannung und EN-Pin ist keine robuste Lösung zum Einstellen von Anlaufverzögerungen bei einer locker definierten Schwellenspannung am EN-Pin. Wird das Teilerverhältnis (auf der Basis der geringsten Toleranz der Eingangsspannung und des höchsten VIH-Werts) so gewählt, dass der Wandler sicher anläuft, bewirkt der Spannungsteiler nur eine sehr geringe Verzögerung, sobald die Schwellenspannung des EN-Pins nah an VIL liegt.

Mittels SVS ein sauberes Anlaufverhalten erzielen

Ein SVS (Supply Voltage Supervisor, dt.: Versorgungsspannungs-Überwacher) ist ein diskretes IC, das eine Spannung bezogen auf einen präzise programmierten Schwellenwert überwacht. SVS-Bausteine werden zur Überwachung kritischer Systemspannungen eingesetzt und setzen ein Fehlersignal, sobald die überwachte Spannung bestimmte Grenzen überschreitet. Außerdem sorgen sie für das korrekte Ein- und Abschalten einiger Subsysteme.

Abgesehen von der präzisen Schwellenspannung enthalten einige SVS auch fest vorgegebene oder programmierbare Anlaufverzögerungszeiten. Ein diskreter SVS wie der TPS3890 ist immer dann sinnvoll, wenn eine Anwendung einen bestimmten Wandler und einen präzisen Anlaufpegel benötigt, der betreffende Wandler aber keine präzise Schwellenspannung am EN-Pin bietet. Ein diskreter SVS wird in den drei Beispielen dieses Artikels genauso eingesetzt wie eine präzise EN-Pin-Ansprechschwelle.

Fazit: In verschiedenen Anwendungen, etwa solchen, die aus einer strombegrenzten Quelle oder durch eine langsam ansteigende Spannung gespeist werden, sind hinsichtlich des Anlaufens spezielle Überlegungen anzustellen. Oft muss der Gleichspannungswandler bei einem ganz bestimmten Spannungswert einschalten, um für einen ordnungsgemäßen Systembetrieb zu sorgen.

Entscheidend um Anlaufproblemen vorzubeugen ist zu wissen, ob die Schwellenspannung des betreffenden Gleichspannungswandlers präzise oder locker angegeben ist. Viele Anlaufprobleme lassen sich mit einem Wandler mit präzise definierter Schwellenspannung am EN-Pin oder mit einem diskreten SVS-Baustein vermeiden.

* Chris Glaser ist Senior Applications Engineer, Member Group Technical Staff Low Power DC/DC bei Texas Instruments

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