500-mA-LDOs stabil mit Ausgangskondensatoren unter 1 µF

Kompakte elektronische Systeme vereinen zunehmend höheren Strombedarf mit begrenzter Leiterplattenfläche. Dadurch steigt der Druck auf Entwickler, die Größe der Kondensatoren zu reduzieren, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Der Wert des Ausgangskondensators beeinflusst direkt die Regelkreisstabilität und das Transientenverhalten von Low-Dropout-Reglern in Fahrzeugen, der Fabrikautomation und Netzwerktechnik. Vor diesem Hintergrund hat ROHM die LDO-Regler-ICs der BD9xxN5-Serie vorgestellt, die bis zu 500 mA Ausgangsstrom liefern und gleichzeitig einen stabilen Betrieb mit sehr kleinen MLCC-Ausgangskondensatoren ermöglichen.

Erweiterung der Nano Cap™-Technologie auf höhere Ströme
Die BD9xxN5-Serie baut auf der 2022 eingeführten BD9xxN1-Serie auf, die 150 mA Ausgangsstrom bot und mithilfe der Nano Cap™-Regeltechnologie von ROHM einen stabilen Betrieb mit Ausgangskondensatoren bis hinunter zu 100 nF ermöglichte. Die neue Serie erhöht den maximalen Ausgangsstrom auf 500 mA – mehr als das Dreifache – und eignet sich damit für leistungsstärkere Lasten, während die Kompatibilität mit kapazitätsarmen Ausgangsnetzwerken erhalten bleibt.

Nano Cap™ kombiniert Schaltungsdesign, Halbleiterprozess und Layout-Optimierung, um eine stabile Regelung über einen breiten Bereich von Kapazitätswerten und äquivalentem Serienwiderstand (ESR) zu gewährleisten und das Risiko von Schwingungen in analogen Stromversorgungsstufen zu verringern.

Transientenverhalten mit 470-nF-Ausgangskapazität
Messungen zeigen eine Ausgangsspannungsschwankung von etwa 250 mV, wenn sich der Laststrom innerhalb von 1 µs von 1 mA auf 500 mA ändert, bei Verwendung eines typischen Ausgangskondensators von 470 nF. Diese Leistung ermöglicht den Einsatz von Kondensatoren deutlich unterhalb des sonst für stabile LDOs üblichen Mehr-µF-Bereichs.

Neben üblichen kleinen MLCCs im Bereich mehrerer Mikrofarad und Elektrolytkondensatoren unterstützen die Bausteine auch extrem kleine MLCCs wie Baugröße 0603M (0,6 mm × 0,3 mm) mit Kapazitäten unter 1 µF – Werte, die bisher als stabilitätskritisch galten. Das erleichtert die Reduzierung der Leiterplattenfläche und die Bauteilplatzierung in dichten Designs.




Zielsysteme in Automotive, Industrie und Consumer
Die Regler sind für Primärversorgungen aus 12-V- oder 24-V-Quellen ausgelegt. Im Automotive-Bereich umfasst dies Stromversorgungen für Antriebsstrangmodule wie Einspritzsysteme (FI) und Reifendruckkontrollsysteme (TPMS), Karosseriesteuergeräte (BCM) sowie Infotainmentsysteme einschließlich Kombiinstrumente und Head-up-Displays.

In Industrieanlagen zählen dazu Steuerungen wie SPS, Remote Terminal Units (RTU), industrielle Gateways und präzise analoge Sensorschaltungen zur Messung von Temperatur, Druck oder Durchfluss. Weitere Anwendungen sind Überwachungs- und Bedienpanels in Gebäudeautomation, Zutrittskontroll- und Gefahrenmeldesystemen sowie Standby-Versorgungen für HMIs.

Im Consumer-Bereich gehören dazu Steuerplatinen in Haushaltsgeräten wie Kühlschränken, Geschirrspülern und Klimaanlagen sowie Dauerstromversorgungen in Thermostaten, Türglocken, Sicherheits- und Netzwerkgeräten.

Unterstützung im Entwicklungsprozess
Zur Designverifikation stellt ROHM hochgenaue SPICE-Simulationsmodelle im Rahmen des ROHM Real Model bereit. Verfügbare Modelle umfassen BD900N5xxx-C, BD933N5xxxx-C und BD950N5xxxx-C. Damit können Entwickler Transientenverhalten und Stabilität mit konkreten Kondensatorauswahlen vor der Hardware-Prototypisierung bewerten.

Durch die Kombination aus 500-mA-Ausgangsstrom und stabilem Betrieb mit Ausgangskondensatoren unter 1 µF adressiert die BD9xxN5-Serie Platz- und Leistungsanforderungen kompakter, stromstarker Elektroniksysteme.

www.rohm.com