Menlo Micro unterstützt Low

Jan 30, 2024

Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) sind eine Technologie, die insbesondere in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung gewinnt. MEMS bestehen aus miniaturisierten mechanischen und elektromechanischen Komponenten, die im Mikromaßstab hergestellt werden können, und haben sich in vielen Anwendungen mit geringem Stromverbrauch als wichtiges Werkzeug erwiesen.

Trotz der Verwendung in Anwendungen mit geringem Stromverbrauch kann die Entwicklung mit MEMS eine Herausforderung darstellen, da für den ordnungsgemäßen Betrieb Hochspannungsschaltkreise erforderlich sind. Letzte Woche veröffentlichte das MEMS-Unternehmen Menlo Micro den MM101, eine neue, auf Ladungspumpen basierende Treiberlösung mit geringem Stromverbrauch und hoher Spannung für MEMS-Schalter.

Das Gerät ist als Ergänzung zu den Ideal Switch-Produkten von Menlo Micro gedacht. Im Jahr 2022 brachte das Unternehmen eine Reihe von auf dieser Technologie basierenden Geräten auf den Markt, darunter ein Gerät für die HF-Umschaltung und eines für die Hochleistungsverteilung. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf Ladungspumpenschaltungen, ihren Wert in MEMS-Anwendungen und das neue Produkt von Menlo Micro.

Ein Problem beim Entwurf von MEMS-Schaltkreisen besteht darin, dass diese Systeme für den ordnungsgemäßen Betrieb im Allgemeinen auf eine relativ hohe und variable Vorspannung angewiesen sind. Wenn man dies mit der Tatsache vergleicht, dass MEMS-Geräte häufig in Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und niedriger Spannung eingesetzt werden, wird deutlich, dass die eigentliche Herausforderung darin besteht, die erforderlichen Hochspannungen aus einer Niederspannungsquelle zu erzeugen und gleichzeitig einen niedrigen Stromverbrauch beizubehalten.

Eine beliebte Schaltung hierfür ist die Ladungspumpe. Eine Ladungspumpenschaltung oder ein Ladungspumpenregler ist eine Art DC-DC-Wandler, der im Allgemeinen nur aus Kondensatoren und Schaltern (mit anderen Worten Transistoren) besteht und durch sorgfältiges Timing und Steuern dieser Schalter funktioniert, um die Ladungsübertragungseigenschaften auszunutzen Kondensatoren. Durch abwechselndes Laden und Entladen von Kondensatoren kann eine Ladungspumpe eine bestimmte Eingangsspannung auf den gewünschten Wert erhöhen oder senken.

Der Ladungspumpenwandler ist effizienter als ein linearer Dropout-Regler (LDO), aber weniger effizient als ein Aufwärtswandler und eine relativ effiziente Lösung zur Spannungserhöhung. Obwohl sie nicht die effizienteste verfügbare Option sind, liegt die eigentliche Stärke von Ladepumpen in ihrer geringen Fläche.

Da Ladungspumpenschaltungen nur auf Kondensatoren und Transistoren basieren, die beide in standardmäßigen Mikro-CMOS-Prozessen einfach herzustellen sind, bieten sie eine viel platzsparendere Lösung als ein Aufwärtswandler.

Im Kontext von MEMS-Schaltkreisen sind Ladungspumpen aus mehreren Gründen eine ideale Wahl, aber es ist vor allem die einzigartige Kombination aus hoher Energieeffizienz und geringer Fläche, die sie so attraktiv macht. Wenn MEMS-Schaltkreise sowohl klein als auch energieeffizient sein sollen, ist die Ladungspumpe eine großartige Lösung zur Erzeugung der großen Spannungen, die für die MEMS-Vorspannung erforderlich sind.

Das neue Produkt von Menlo Micro, der MM101, wurde weitgehend für MEMS-Anwendungen entwickelt. Zu diesem Zweck nutzt es eine Ladungspumpenschaltung, um Eingangsspannungen mit geringer Leistung in Hochspannungsausgänge umzuwandeln. Konkret ist dieses Gerät für eine Eingangsspannung von 5 V ausgelegt und kann je nach externer Beschaltung Ausgangsspannungen zwischen 10 V und 100 V erzeugen.

Mit diesem Hochspannungsausgang bietet der MM101 8 Hochspannungs-Push-Pull-Ausgänge, die jeweils bis zu 72 µA Strom an den Hochspannungsausgängen ausgeben können. Darüber hinaus unterstützt der Chip, der in einem winzigen 5 mm × 5 mm großen 32-Pin-QFN-Gehäuse geliefert wird, 32 MHz SPI für ein einfaches Kommunikations- und Steuerungsschema. Weitere Informationen finden Sie im MM101-Datenblatt.