Nicht nur in der Welt der Unterhaltungselektronik ist der Platz knapp geworden. Da wir immer mehr elektronische Geräte in der Fertigung einsetzen, steht die Notwendigkeit, mehr Technologie in einem bestimmten Bereich unterzubringen, ganz oben auf der Prioritätenliste. Der Platzbedarf in der Fertigung ist so groß geworden, dass mittlerweile allgemein davon ausgegangen wird, dass die Steuerungsausrüstung für jede Produktionslinie oder Anlage ein Minimum an Platz einnehmen und idealerweise in einen einzigen Schaltschrank passen muss. Die Folge solcher Konstruktionseinschränkungen besteht darin, dass Steuerungssysteme und die zugehörigen Stromversorgungen hochintegriert sein müssen. Im Hinblick auf die Leistung schließt der Platzbedarf auf der Leiterplatte wahrscheinlich die Verwendung diskreter Komponenten aus. Das unterstreicht wiederum die Vorteile eines modularen Ansatzes für die Leistungsumwandlung. Modulare gekapselte DC/DC-Wandler mit einem integrierten Schaltregler-IC sind eine wichtige Komponente jeder verteilten Bus-Leistungsarchitektur, wie sie typischerweise in Schaltschränken zum Einsatz kommt, auch wenn diese in der Regel externe Komponenten benötigen, um eine vollständige Leistungsumwandlungsfunktion bereitzustellen.

Viele Teile auf so kleinem Raum unterzubringen, bringt einige Herausforderungen mit sich, insbesondere im Hinblick auf das Wärmemanagement. Texas Instruments hat jedoch durch die Integration der Primärspule in den Wandler-Footprint einen noch höheren Grad an Funktionsintegration erreicht. Das synchrone PWM-Abwärtswandlermodul TPSM82822von Texas Instruments verfügt über ein industrieübliches 10-Pin-MicroSIP-Gehäuse mit kleinen Abmessungen von nur 2,0 mm x 2,5 mm x 1,1 mm und ist in 1 A- und 2 A-Version erhältlich. Das Modul TPSM82822 bietet einen Wirkungsgrad von bis zu 95 %, einen Eingangsspannungsbereich von 2,4 VDC bis 5,5 VDC sowie eine einstellbare Ausgangsspannung von 0,6 VDC bis 4,0 VDC. Für die Prototyp-Entwicklung mit dem TPSM82822 ist für Entwicklungsingenieure das Evaluierungsboard TPSM82822EVM sehr interessant, siehe Abbildung 1.

Abbildung 1: Das Texas Instruments Evaluierungsboard TPSM82822EVM-für das hocheffiziente Abwärtswandlermodul TPSM82822 mit integrierter Induktivität (Quelle: Texas Instruments)

Der zunehmende Druck, Komponenten- und Modulgrößen zu verkleinern, ist zwar eine treibende Kraft für industrielle Steuerungsanwendungen, aber in einigen Anwendungsfällen machen Sichtprüfungen im Rahmen von Produktionstests einen anderen Ansatz erforderlich. So ist beispielsweise der Industriestandard QFN das Gehäuse der Wahl für zahlreiche bekannte Schaltwandler-ICs. Für viele Anwendungen ist es zwar praktisch, aber für die Sichtprüfungsanforderungen in der Automobilindustrie ist die Auswahl eines Bauteils notwendig, das eine einfache Sichtprüfung überhaupt ermöglicht. Abbildung 2 zeigt, dass sich die Lötstellen bei einem Standard-QFN-Gehäuse auf der Leiterplatte unter dem Gehäuse befinden und nicht sichtbar sind. Da nur eine geringe Menge an Lot zu sehen ist, ist es unmöglich festzustellen, ob die Verbindungen robust und zuverlässig sind. Um den Qualitäts- und Zuverlässigkeitsanforderungen im Automobilbereich gerecht zu werden, hat Texas Instruments ein verbessertes QFN-Gehäuse mit „benetzbaren Flanken“ entwickelt, bei dem ein in die Gehäuseseite eingesetzter beschichteter Hohlraum verwendet wird. Dieser Ansatz vergrößert die sichtbare Fläche jeder Lötstelle, vereinfacht den Prüfprozess und gewährleistet eine zuverlässige Verlötung des ICs mit dem PCB-Pad.

Abbildung 2: Benetzbare Flanken am für den im Automotivebereich zugelassenen Abwärtswandler TPS62810 von Texas Instruments (Quelle: Texas Instruments)