e-peas EVK20941 – utvecklingskort

Översikt

EVK20941 är ett utvärderingskort från e-peas med de komponenter som behövs för att driva energiskördskretsen AEM20941. Kortet är avsett för att prova kretsen och analysera dess prestanda i laboratoriemiljö. Användarguiden hänvisar till AEM20941-databladet (dokument DS-AEM20941) för alla detaljer om kretsen.

Kortet har anslutningar för en TEG (Thermo Electric Generator) som energikälla, ett energilager, en lågspänningslast och en högspänningslast. Alla konfigurationer som beskrivs i databladet nås enkelt, och styr- och statussignalerna finns på standardstiftlister så att kortet kan ställas in för olika användningsscenarier och prestandan kan utvärderas. Tillverkaren beskriver kortet som ett plug-and-play-verktyg för att fatta beslut om komponentval och driftlägen vid utveckling av ett delsystem som drivs av termisk energiskörd.

Teknik och prestanda

Kortets artikelbeteckning är 2AAEM20941C001 REV:3 och måtten är 76 mm x 49 mm. Kretsen har artikelnummer 10AEM20941C0001 och måtten 4 mm x 4 mm, och dokumentbeteckningen UG-AEM20941_QFN28_EVK1.3-v1.0 anger kapseln QFN28. Användarguiden beskriver följande.

• Energikälla: TEG ansluts till en 2-vägs skruvplint (SRC).
• Energilager: ett batteri eller en (super)kondensator ansluts till en 3-vägs skruvplint (BATT). Mittpunkten på en tvåcellig superkondensator ansluts till BAL på BATT-kontakten. CBATT är en kondensator på kortet vid BATT, och dess kapacitans kan variera med komponenttillgång, med ett minimivärde på 150 µF.
• Utgångar: LVOUT är utgång för lågspännings-LDO och HVOUT är utgång för högspännings-LDO, båda på 2-vägs skruvplintar. Respektive LDO aktiveras med stiften ENLV och ENHV.
• Primärbatteri: ett valfritt primärbatteri ansluts till PRIM på en 2-vägs skruvplint och konfigureras med 2-polsstift och resistorer (FB_PRIM_D, FB_PRIM_U).
• Felsökningssignaler: BOOST (boost-omvandlarens utgång), BUCK (buck-omvandlarens utgång) och BUFSRC (boost-omvandlarens ingång).
• Konfigurationsstift: CFG[2:0] ställer in tröskelspänningarna för energilagret, SELMPP[1:0] ställer in MPP-kvoten, RZMPP konfigurerar konstant impedans (ZMPP) och STONBATT konfigurerar funktionen start-on-battery.

ZMPP-konfiguration: om ZMPP-konfigurationen väljs reglerar AEM20941 VSRC så att den motsvarar produkten av RZMPP och tillgänglig källström. Kretsen reglerar alltså SRC:s ingångsimpedans till RZMPP. Om funktionen inte används lämnas resistorfotavtrycket RZMPP tomt.

Start-on-battery: när AEM20941 är i DEEP SLEEP MODE kan systemet starta med energi från lagret på BATT i stället för att kallstarta från skördaren på SRC. Skördaren behöver då inte uppfylla kallstartsvillkoren. Ett lager som är laddat till en spänning över VCHRDY måste vara anslutet till BATT, och funktionen aktiveras med en jumper mellan STONBATT och H.

Balansering: vid en tvåcellig superkondensator utan egen balanseringskrets ansluts mittpunkten till BAL på BATT-kontakten och en jumper sätts mellan BAL och ToCN, så att spänningen blir lika över båda cellerna. Utan balansering sätts jumpern mellan BAL och GND.

Kallstart: kretsen för ultralåg kallstartsspänning (ULVCS) är ansluten som standard på kortet och gör att AEM20941 kan kallstarta vid lägre spänning. Kortet kan även användas utan ULVCS-kretsen, förutsatt att alla villkor i avsnittet Electrical Characteristics at 25 °C i AEM20941-databladet uppfylls.

Återställning och provkonfiguration: före användning ska stegen i avsnittet Safety Information i användarguiden utföras i angiven ordning. För att återställa kortet kopplas källan, energilagret och det valfria primärbatteriet bort, och återställningspadsen kopplas till GND från vänster till höger enligt silkscreen för att ladda ur systemets interna noder. Därefter konfigureras kortet fullständigt med jumpers och resistorer: MPP-konfigurationen (SELMPP[1:0], RZMPP) och batteri- och LDO-konfigurationen (CFG[2:0]). Ett konfigurationsexempel i guiden är CFG[2:0] = LHH med VOVDIS = 2.80 V, VCHRDY = 3.67 V och VOVCH = 4.50 V, ENHV = H (HVOUT aktiverad) och ENLV = L (LVOUT avaktiverad).

I guidens starttest för WAKE-UP MODE matas SRC från en spänningskälla på 2 V med 2 kΩ serieresistor, eller från en SMU som 500 µA strömkälla med 2 V spänningsgräns, och SRC:s tomgångsspänning måste vara över 80 mV för att AEM20941 ska kunna kallstarta. BATT förses med en 330 µF elektrolytkondensator parallellt med CBATT, BAL ansluts till GND och spänningen på BATT sveps från VOVDIS + 50 mV till 4.5 V. Belastningen på HVOUT och LVOUT kan vara en SMU eller en resistor (I = U / R) med tillräcklig effekttålighet.

Anslutningar och gränssnitt

• 2-vägs skruvplintar: energikälla (TEG), lågspänningslast, högspänningslast, primärbatteri och resistor för ZMPP-konfiguration.
• 3-vägs skruvplint: energilager (batteri eller (super)kondensator).
• 3-polsstift: konfiguration av MPPT, aktivering av LDO:erna, konfiguration av energilager och LDO:er, balanseringskrets för tvåcellig superkondensator samt start-on-battery.
• 2-polsstift: konfiguration av primärbatteri.
• 1-polsstift: åtkomst till statussignaler.
• Resistorplatser: konfiguration av primärbatteri och ZMPP.

Programvara och kompatibilitet

Enligt användarguiden konfigureras kortet med jumpers och resistorer. För att beräkna värdena på konfigurationsresistorerna finns kalkylbladet Configuration Tool på e-peas webbplats. En fullständig beskrivning av systemets begränsningar och konfigurationer finns i avsnittet System configuration i AEM20941-databladet.

Egenskaper

• Utvärderingskort för AEM20941 med TEG som energikälla
• 2-vägs skruvplintar för TEG, lågspänningslast, högspänningslast, primärbatteri och ZMPP-resistor
• 3-vägs skruvplint för batteri eller (super)kondensator som energilager
• Separata LDO-utgångar: LVOUT (låg spänning) och HVOUT (hög spänning), aktiveras med ENLV och ENHV
• MPP-kvot med SELMPP[1:0] och konstant impedans (ZMPP) med resistorn RZMPP
• Start-on-battery från lager laddat över VCHRDY, aktiveras med jumper STONBATT till H
• Balanseringskrets (BAL) för tvåcellig superkondensator
• ULVCS-krets för kallstart vid lägre spänning ansluten som standard
• Stöd för valfritt primärbatteri (PRIM)
• Felsökningssignaler BOOST, BUCK och BUFSRC samt 1-polsstift för status
• Kortmått 76 mm x 49 mm

Användningsområden

• Utvärdering av termisk energiskörd med TEG i laboratoriemiljö
• Val av komponenter och driftlägen inför design av TEG-drivna delsystem
• Test av kallstart, start-on-battery och ULVCS-kretsen
• Test av energilager: batteri, (super)kondensator och tvåcellig superkondensator med balansering
• Mätning av lastbeteende på LVOUT och HVOUT

Mouser-raden anger AEM20940 och 2AAEM20940C001, medan användarguiden anger AEM20941 och 2AAEM20941C001 REV:3. Texten följer databladet. Underlaget är användarguiden för kortet (utdrag). IC-specifika elektriska data, till exempel verkningsgrad och strömgränser för LDO-utgångarna, ingår inte. Delar av pdf-texten var oläsliga.

Tillverkarens artikelnummer EVK20941. Uppgifterna är hämtade ur tillverkarens datablad (PDF). Lagerförd vara – skickas inom 1–3 vardagar.