Spínače Diodes. Bez kontaktu a zbytečných ztrát

Některé součástky jsou v elektronice určené jen pro velmi úzký okruh aplikací, zatímco jiné nacházíme na jedné desce za druhou. Mohou to být jak tradiční a hojně rozšířené polovodičové spínací struktury, tak i jejich důmyslnější integrovaná provedení, jejichž funkce se umí „opřít“ třeba o Hallův jev. Snímače reagující na přiblížení, polohu či změnu úrovně, měřidla, chytré zámky, požární hlásiče nebo např. domácí spotřebiče – to je pouze malý výčet zapojení, která dnes budou bez výjimky těžit z bezkontaktního spínání. Pokud navíc výrobce pamatoval na nízký proudový odběr, zase tak moc nepřitížíme ani baterii.

Vybraným novinkám zmíněného druhu od firmy Diodes jsme se na stránkách DPS Elektronika od A do Z věnovali již dříve v [1] a [2]. Problém pro ně rozhodně nepředstavují ani automobily či průmyslové systémy, takže vývojáři mohou stále těžit z docela širokého napájecího napětí, zde konkrétně od 3,0 až do 28 V. Co kdybychom ale výměnou za zmenšený napěťový rozsah, řekněme již od 1,6 V až do celých 5,5 V, obdrželi bonus v podobě výrazně snížené proudové spotřeby? Výrobce má odpověď i na tuto otázku.

Řešení představená koncem ledna [3] ponesou označení AH1912, resp. AH1913. Začnete-li navíc „průměrovat“, dostanete v prvním případě při pokojové teplotě a napájení ze zdroje 3 V typický odběr pouze 1,6 μA. Omnipolární integrovaný spínač má totiž přívlastek „ultra-low power“. A podobně na tom bude i jeho druhý nejbližší soused, obvod AH1913, který však hodlá vynikat poměrně vysokou citlivostí. Jen je za ni potřeba zaplatit o něco vyšším odběrem IDD(AVG), který se poplatně napájení o velikosti 1,8 V vyšplhá až na typických 12 μA. To pak ale místo pracovních bodů BOP a BRP souvisejících se zapínáním nebo vypínáním (Operating / Release Point, systém je aktivní v nule), definovaným pro hodnoty ±30, resp. ±23 Gauss, postačí ve druhém případě jen ±18, resp. ±11 Gauss (1 mT = 10 Gauss).

Bezkontaktní spínače AH191x s vnitřní strukturou zachycenou na obr. 2 se navenek „tváří“ velmi jednoduše. Vystačí si totiž pouze se třemi vývody pouzder typu SC59 – napájením, výstupem a zemí, zatímco celý návrh v těsné blízkosti napájecího pinu dále doplňuje kapacita o velikosti 100 nF. Vnější pull-up rezistor není zapotřebí. Vývojáři mohou v případě potřeby rovněž sáhnout po provedení ve stylu X1-DFN1216-4.

Pod klesající spotřebou obvodů se podepisuje vlastní taktovací systém, který je bude dle obr. 3 vždy na krátký okamžik pravidelně probouzet. Aktivní fáze zde pokaždé zabere 45 μs, doba trvání celé periody se však může lišit a z výchozích 45 ms pro spínače AH1912 poté v případě citlivější varianty klesá až na 2,8 ms. Svižnějšímu vzorkování pak samozřejmě odpovídají odlišné proudové poměry. Výrobce klade důraz na stabilitu parametrů navzdory změnám teploty či velikosti napájecího napětí a řeší též otázky spojené s ESD.