Erster Gleichspannungswandler optimiert für Drehzahlregelung von DC-Lüftermotoren

Das integrierte Design verringert den Platzbedarf gegenüber diskreten Lösungen bis zu 75 %

ROHM BD9227F buck DC/DC converter for DC fan motor speed control

Willich-Münchheide, 18. April 2017 - ROHM hat jüngst die Verfügbarkeit eines Buck-Gleichspannungswandlers bekanntgegeben, der für den Einsatz mit DC-Lüftermotoren optimiert ist, wie sie beispielsweise für die Kaltluftzirkulation in Kühlschränken verwendet werden.

‚Intelligenter‘, ‚kleiner‘ und ‚effizienter‘ – dies waren in den letzten Jahren die drei vordringlichsten Forderungen an die Elektronikindustrie, die eine wachsende Marktnachfrage verzeichnet. Da nahezu 50 % des weltweiten Elektrizitätsbedarfs auf den Antrieb von Motoren entfallen, sind intelligentere, kompaktere und effizientere Antriebe ein Muss, um die Umwelt zu schützen.

Bisher werden Stromversorgungen für DC-Lüftermotoren in Kühlschränken und anderen Anwendungen unter anderem mit diskreten Bauelementen implementiert, was die präzise Ansteuerung ebenso erschwert wie die Verwendung hoher Frequenzen. Außerdem benötigt solch ein diskreter Aufbau in der Regel mehrere und größere Komponenten für die Peripherieschaltungen weshalb es wegen des deutlich größeren Platzbedarfs zu Problemen kommen kann.

Mit dem BD9227F hat ROHM das erste Stromversorgungs-IC vorgestellt, das geeignet ist die Drehzahl von DC-Lüftermotoren analog mit hoher Genauigkeit zu regeln. Hierzu wird die Ausgangsspannung anhand des Tastverhältnisses eines von der MPU erzeugten PWM-Signals linear variiert. Dieses Verfahren ist präziser als es mit einer diskreten Konfigurationen erreicht werden kann. Außerdem nutzt ROHM seine proprietäre Designtechnologie für Analog-ICs zur Optimierung der Schaltung um zusätzlich auch hochfrequente Schaltfrequenzen mit bis zu 1 MHz zu ermöglichen. Dies wiederum gestattet die Verwendung kleinerer Peripherie-Bauelemente (z. B. Spule und Ausgangskondensator), was den Platzbedarf reduziert und die Effizienz erhöht. Insgesamt resultiert dies in höherer Genauigkeit, verstärkter Miniaturisierung und einem höheren Wirkungsgrad für DC-Lüftermotoren.

DC Fan Motor Power Supply IC Advantages

Wichtige Eigenschaften

1. Lineares Variieren der Ausgangsspannung ermöglicht präzise Regelung der Motordrehzahl

Bei diskreten Konfigurationen steht die Ausgangsspannung in keinem linearen Verhältnis zum Tastverhältnis des PWM-Signals, was die präzise Regelung der Motordrehzahl erschwert.
Der BD9227F dagegen variiert die Ausgangsspannung linear mit dem Tastverhältnis des von der MCU generierten PWM-Signals, sodass sich die Drehzahl des DC-Lüftermotors präzise regeln lässt.

PWM Duty vs. Vout

2. Geringerer Platzbedarf

Diskrete Lösungen unterstützen keine höherfrequenten PWM-Signale von der MCU. Aus diesem Grund müssen größere Spulen und Kondensatoren verwendet werden, was wegen des deutlich größeren Platzbedarfs zu Problemen führen kann.
Der BD9227F mit seiner internen Frequenzregelung ermöglicht stattdessen Schaltfrequenzen bis zu 1 MHz. Hierdurch reduziert sich die Montagefläche gegenüber konventionellen Systemen, da kleinere Peripherie-Bauelemente wie etwa Spulen oder Kondensatoren verwendet werden können.

Block Diagram

3. Hohe Effizienz über den gesamten Laststrombereich

Der BD9227F bringt es über den gesamten Laststrombereich auf einen höheren Wirkungsgrad. Zum Beispiel verbessert sich die Umwand¬lungs-Effizienz bei 300 mA Laststrom um 19 %. Dieser Unterschied wird mit zunehmender Last größer.

Power Conversion Efficiency-Output Current

4. Unterstützung für 100 % Tastverhältnis

Die Integration eines high-seitigen PMOS-Transistors erlaubt die Erzeugung einer Ausgangsspannung mit 100 % Tastverhältnis, was von ICs nur selten geboten wird.

Technische Daten


Typ Gehäuse Eingangs-
spannung
Ausgangs-
spannung
Referenz-
spannung
Schalt-
frequenz
Ausgangs-
strom
Betriebs-
temperatur
BD9227F SOP8
(5.00mm x 6.20mm x 1.71mm)
6V to 20V VCC*0.25V, to VCC 1.0V±1.0% (25°C), ±2.0%(-40°C to 85°C) 1.0MHz (typ.) 1A (max.) -40ºC to 85ºC