un LDO de corriente de reposo de 3µA mejora la eficiencia de los circuitos de baja potencia en sistemas industriales, de automoción y alimentados por baterías

Muchos sistemas electrónicos pasan gran parte de su tiempo en estado de inactividad, esperando que ocurra algo. Los sistemas de control remoto industrial y los circuitos de mantenimiento de la vida son sólo dos ejemplos. Muchos de estos sistemas dependen de la energía de la batería, por lo que una fuente de alimentación de alta eficiencia es esencial para preservar la vida de la batería. La eficiencia durante el estado de reposo es especialmente importante, ya que el funcionamiento activo puede consumir miliamperios mientras que el estado de reposo es de sólo microamperios. El tamaño reducido y la capacidad de protección de salida/entrada inversa también son características deseables en una fuente de alimentación. Se trata de una combinación exigente de requisitos de alimentación, pero hay una forma fácil de cumplirlos con un solo dispositivo.

La figura 1 muestra una aplicación típica del LT3009, un regulador lineal de baja corriente de reposo de 3µA en diminutos paquetes DFN de 2 mm × 2 mm y SC70 de 8 hilos. Su corriente de reposo ultrabaja de 3µA está bien controlada: no aumenta excesivamente con la caída, como ocurre con muchos reguladores. La corriente de reposo es inferior al 5% de la corriente de salida a 20mA IOUTincluso en caso de abandono (Figura 2).

Figura 1: Nuevo regulador de baja corriente de reposo de 3µA.

Figura 2: Corriente del pin GND frente a ICARGA.

El LT3009 puede proporcionar hasta 20mA a partir de tensiones de entrada que van de 1,6V a 20V a tensiones de salida que van de 0,6V a 19,5V. La tensión de pérdida en el LT3009 es de sólo 280 mV mientras proporciona hasta 20 mA de corriente de salida. Se puede poner en un estado de apagado de bajo consumo tirando del botón SHDN pin bajo. En el estado de desconexión, la ya baja corriente de reposo se reduce a las corrientes de fuga de los transistores internos. Esta corriente de fuga, que suele ser de unos pocos nA a temperatura ambiente, se mantiene por debajo de 1µA en todo el rango de temperatura de funcionamiento. La baja corriente de reposo y el diminuto tamaño del paquete no suponen un mal rendimiento en el LT3009. El LT3009 cuenta con un control de carga, línea y temperatura líder en la industria (ver figuras 3, 4 y 5)

Figura 3: Control de la carga en función de la temperatura.

Figura 4: Control de la línea en función de la temperatura.

Figura 5: Tensión de salida en función de la temperatura.

Aparte de las resistencias de ajuste de la tensión de salida, los únicos componentes externos necesarios son los condensadores de derivación de entrada y salida. La compensación de frecuencia interna del LT3009 estabiliza la salida para una amplia gama de condensadores. Se requiere un mínimo de 1µF de capacitancia de salida para la estabilidad, y se puede utilizar casi cualquier tipo de condensador de salida. Incluso se pueden utilizar condensadores cerámicos pequeños de baja ESR sin la resistencia en serie adicional que suelen requerir otros reguladores. La combinación del pequeño tamaño del paquete y la posibilidad de utilizar pequeños condensadores cerámicos permite que el LT3009 encaje en casi cualquier lugar.

El LT3009 tiene una serie de características de protección para protegerse a sí mismo y a los circuitos de carga sensibles. Si la tensión de entrada se invierte (debido a una pila colocada al revés o a un fallo en la línea, por ejemplo), el flujo de corriente desde la patilla IN está limitado por una resistencia de 100 k y no se ve ninguna tensión negativa en la carga. No es necesario un diodo de protección externo cuando se utiliza el LT3009. Con una tensión inversa de la salida a la entrada, el LT3009 actúa como si tuviera una resistencia limitadora de 500 k en serie con dos diodos de la salida a la entrada para limitar el flujo de corriente inversa. Para las aplicaciones de doble alimentación, en las que la carga del regulador se reduce a una alimentación negativa, los pines OUT y ADJ se pueden tirar por debajo de tierra (hasta un diferencial de entrada-salida de 20 V), permitiendo que el dispositivo se ponga en marcha y funcione. El LT3009 también incluye funciones de protección que son estándar en los reguladores lineales, como la limitación de corriente y la limitación térmica.

El LT3009 es una solución óptima para aplicaciones de monitorización remota. Muchas de estas aplicaciones tienen un ciclo de trabajo muy corto: pasan la mayor parte del tiempo en modo apagado, despertándose brevemente para tomar e informar de las mediciones, y volviendo inmediatamente al modo apagado. Además de los requisitos típicos de regulación de potencia de los circuitos analógicos sensibles (regulación de potencia ajustada, alimentación silenciosa, protección de carga, etc.), el principal requisito de potencia es el bajo consumo de corriente de reposo. Con su corriente de reposo de 3µA, combinada con una capacidad de regulación de potencia de última generación y un sinfín de funciones de protección, el LT3009 cumple estos requisitos.

Una aplicación típica de supervisión remota que se utiliza con frecuencia en los contadores de las empresas de servicios públicos es un circuito de «última oportunidad», que se muestra en la figura 6. En esta aplicación, una alimentación de 12V a 15V derivada de la línea de alimentación carga un gran condensador (SuperCap) a través de un diodo y una resistencia limitadora de corriente. Esta tensión almacenada en la SuperCap proporciona una tensión de entrada para el LT3009. El LT3009 proporciona una alimentación silenciosa y bien regulada de 5 V a los circuitos analógicos de detección de fallos y a un módulo de comunicación digital utilizado para enviar señales de socorro al centro de control remoto. Los circuitos de detección de fallos suelen estar activos sólo unos cientos de milisegundos por cada ciclo de detección de 15 minutos. En caso de fallo de la línea, la corriente de reposo ultrabaja del LT3009 permite que el SuperCap proporcione suficiente energía a los circuitos de detección de fallos y de comunicación durante varios ciclos de detección.

Figura 6. Típico circuito de última oportunidad.

La corriente de reposo de 3µA del LT3009 reduce el tamaño y el coste del SuperCap al tiempo que prolonga la vida de los circuitos de detección y comunicación tras un fallo de la línea. Además, con su regulación de salida de ±2% en la línea de carga y la temperatura, el LT3009 puede cumplir una doble función como referencia de tensión de gran precisión para los circuitos de detección de fallos.

Las fuentes de alimentación conmutadas proporcionan una robusta fuente de alimentación local de bajo voltaje/alta corriente a partir de carriles de alto voltaje, pero las fuentes de alimentación conmutadas son demasiado complejas para los circuitos de espera de baja potencia que suelen funcionar con sólo unos pocos miliamperios de corriente. Hay muchas aplicaciones de baja corriente de este tipo en sistemas industriales, vigilancia, seguridad, detectores de humo y otros circuitos siempre activos. Para muchas de estas aplicaciones, el LT3009 ofrece una solución relativamente sencilla y económica.

La figura 7 muestra una aplicación típica de keep-alive. Un carril de 12 V alimenta un circuito de mantenimiento de la vida para la supervisión u otros fines. Una corriente de reposo baja es esencial aquí para reducir el consumo de la batería. Una batería de reserva mantiene viva la salida cuando se produce un fallo en la entrada. Si se produce un fallo en el raíl de 12 V, la batería de reserva toma el relevo. La protección interna del LT3009 limita el flujo de corriente de la salida a la entrada, por lo que no se necesitan diodos de protección.

Figura 7. Típica fuente de alimentación «keep-alive».

El LT3009 ofrece una corriente de reposo ultrabaja, modo de apagado y amplios rangos de tensión de entrada y salida en diminutos encapsulados DFN y SC70 de 2 mm × 2 mm sin sacrificar el rendimiento ni la fiabilidad. La salida estable está disponible con una amplia gama de condensadores de salida, incluidos los cerámicos pequeños. El circuito de protección interno del LT3009 elimina la necesidad de diodos de protección externos, ahorrando aún más espacio y costes. Los dispositivos de la competencia no pueden acercarse al rendimiento y las ventajas que ofrece el LT3009 en el mundo de los reguladores de corriente de reposo ultrabaja.

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