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EH4205

器件型号:EH4205
器件类别:模块/解决方案   
厂商名称:Advanced Linear Devices
标准:
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器件描述

Power Management Modules Low Volt Booster Mod 50 Ohm Input

参数
产品属性属性值
Product AttributeAttribute Value
制造商:
Manufacturer:
Advanced Linear Devices
产品种类:
Product Category:
Power Management Modules
RoHS:YES
产品:
Product:
Power Modules
Input Voltage MAX:4 V
Output Voltage:12 V
最大工作温度:
Maximum Operating Temperature:
+ 70 C
Dimensions:38.1 mm x 25.4 mm x 15.2 mm
封装:
Packaging:
Bulk
系列:
Series:
EH420
商标:
Brand:
Advanced Linear Devices
最小工作温度:
Minimum Operating Temperature:
0 C
产品类型:
Product Type:
Power Management Modules
工厂包装数量:
Factory Pack Quantity:
1
子类别:
Subcategory:
Embedded Solutions

EH4205器件文档内容

               ADVANCED                                                                                                           e TM

               LINEAR                                                                                                                 EPAD  ®

                                                                                                                                               L  E  D

                                                                                                                                      ENA   B

               DEVICES, INC.                                                                                                      EH4205

                       MICROPOWER STEP UP LOW VOLTAGE BOOSTER MODULE

GENERAL DESCRIPTION                                                   FEATURES

The EH4205 Micropower Step Up Low Voltage Booster Module,             •  Nominal input impedance of 50Ω@VIN=0.25V

part of the EH4200 Series of Micropower Step Up Low Voltage           •  Small footprint and volume less than 1 cu. in.

Boosters, is a self-powered voltage-booster module that converts      •  Simple and easy to use - just connect a 2-wire input source

a low DC voltage input to a higher AC or DC voltage output suitable      and 2-wire output load

for many low-power energy harvesting applications using photo-        •  Ready-to-Use out of the box, no circuit design required

diodes, thermoelectric or electromagnetic generators as the input     •  Direct interface to ALD's EH300/EH301 series of Energy

source.   The EH4205 does not need a separate power supply to            Harvesting Modules

operate and it derives its power directly from the low input voltage  •  A range of models suitable for a variety of energy gener

source. The EH4200 Series draws input power levels starting at as        ating sources

low as 200µW, which enables an on-board self-starting oscillator.     •  Self-starting at both very low operating voltage and low

                                                                         operating current levels

The EH4205 features nominal input impedance of 50Ω, making it         •  Self-contained booster with all components on-board

suitable  for  many  different  energy  generating  sources.  The     •  Built-in on-board miniature transformer for high-efficiency

EH4200 Series is part of a growing family of Micro-power Step Up         energy conversion

Low Voltage Booster Modules, Energy Harvesting Modules and            •  Unique custom on-board EPAD® MOSFET arrays

Energy Harvesting Integrated Circuits.                                •  Optional user-installed full wave rectifier on board to

                                                                         produce DC voltages

The EH4205 is designed primarily for driving loads such as the        •  Compatible with a wide range of voltage sources and a

ALD EH300/EH301 Series Energy Harvesting Modules. The AC                 wide range of source impedances

outputs of the EH4205 are connected directly to the input terminals   •  Adaptable for use with a broad range of applications

of the EH300/EH301 Series Energy Harvesting Modules with a            •  No calibration or setup required

two-wire cable. They can also be used for trickle-charge applica-     •  Maintenance free operation

tions such as battery charger or super-cap charger, including         •  Long operating life

situations where the energy input is not well controlled or regu-     •  Virtually unlimited operating cycles

lated. For certain applications, the EH4205 can also be used          •  Moisture and dust protection

without the EH300/EH301 Series Energy Harvesting Modules.             •  RoHS compliant

The EH4205 self-starting oscillator oscillates at a natural fre-      APPLICATIONS

quency of about 9KHz,which depends on the source impedance,

the source voltage, the loading at the output and the resonating      •  Charge EH300/EH301/EH300A/EH301A series

components on board the EH4205. The oscillator waveform is               EH Modules from low voltage sources

coupled to a transformer inside the module that provides an AC        •  Energy Harvesting from low-voltage micro-power

output signal that is limited in amplitude by the output loading. A      energy-generating sources

typical output loading is a full wave rectifier that can handle AC    •  Direct or Indirect remote-node power supplies for

inputs up to 20V and input power as limited by the output of the         Wireless Sensor Networks

EH4205.                                                               •  Low duty-cycle metering, control and sensing networks

For many energy-harvesting applications, the EH4205, combined         •  Energy capture from Intermittent energy sources

with EH300 Series Energy Harvesting Modules, offers a simple          •  Trickle-charger for Standby backup power such as

and efficient solution when used with a low-voltage low-energy           battery-packs or super-capacitor networks

generating source that only delivers sporadic intermittent amounts    •  Backup power for switching between different power

of input power. The combined EH4205 and EH300 Series Modules             sources

can ramp from zero output power to useable levels for operating       •  Industrial and Business systems with always-charged

                                                                         temporary backup power supplies

                                                                      •  Micro-power Self-boosting oscillator

                                                                      •  Low DC Voltage Booster to supply operating voltage

                                                                         for another Step-up DC-DC converter

ORDERING INFORMATION                                                  •  Extreme life-span power sources

Part Number              Description                                  •  EH energy capture, storage, and power management

                                                                         from mechanical, thermal, chemical, solar, biological,

EH4205               Micropower Step Up Low Voltage Booster              and human body sources

                         Module, 50Ω Input                            •  EH based battery substitution and/or remote battery

                                                                         charging systems

EHJ3C                6 in. Input Cable for EH4200 Series Modules      •  Hybrid or alternative power source conditioning

EHJ4C                6 in. Output Cable for EH4200 Series Modules     •  Condition-based monitoring systems

                     with connector to the EH300/EH301                •  Self-powered remote control switching systems

EHJ5C                6 in. Output Cable for EH4200 Series Modules     •  Hybrid power (dual power) systems with extended

                                                                         operating lives

                                                                      •  System power reliability enhancement

                                                                      •  Intermittent duty cycle remote site applications

Rev 2.1 ©2012 Advanced Linear Devices, Inc. 415 Tasman Drive, Sunnyvale, CA       94089-1706 Tel: (408) 747-1155 Fax: (408) 747-1286

                                                              www.aldinc.com
many remote sensor networks and circuits requiring DC supply                FUNCTIONAL DESCRIPTION

voltages in the 1.8V to 6.8V range. The boosted AC or DC output

voltage levels can also be used to generate a reference DC output           The EH4205 Micropower Step Up Low Voltage Booster Module is

to drive or to initiate other electronic circuits such as external Power    a simple but sophisticated development that thrives on ultra low

Step-up DC-DC converters requiring DC supply voltages over                  power operation as well as ultra low voltage operation. At its core
                                                                            is an ALD EPAD® MOSFET array that is designed and developed
1.0V in order to operate.

                                                                            for this application. An on-board transformer that couples to a

ENERGY HARVESTING APPLICATIONS                                              dedicated EPAD MOSFET Array forms the heart of the self-starting

                                                                            oscillation circuit.

Featuring micro-power and highly efficient operation, the EH4205

is well suited for many EH applications that operate on low-voltage         An input decoupling capacitor integrates and filters the input signal

power supply or battery sources at low power levels. The EH4205             to drive the transformer primary winding core. An input ground

is designed to accommodate a voltage input source that changes              voltage         also    turns  on   an  EPAD     MOSFET          Array  through   the

in voltage and internal impedance similar to that of an EH energy           connection of a resistor to its Gate Input. A current flows through

generator source, such as a single-cell photovoltaic cell or a low          the primary winding of the transformer, coupling and developing a

voltage thermoelectric generator (TEG).                                     corresponding              current  in  the   secondary   winding.      Upon     being

                                                                            energized, a voltage develops across the secondary winding of the

When input energy to an EH energy-generator source is at zero, a            transformer.            A  small    coupling  resistor-capacitor        network   then

typical DC output of the energy generator source is at a voltage that       provides negative feedback from the secondary winding to drive

corresponds to a zero energy output state. The corresponding                the EPAD MOSFET to an 'off' state. This RC network then charges

output power of the energy-generator source is also at zero. As             the gate voltage of the EPAD MOSFET until it is again in an 'on'

external energy builds up at the energy-generator source, the DC            state.   Once the EPAD MOSFET is turned on again, the cycle

voltage at its output starts to rise from its previous state, its internal  repeats         itself  and    the  circuit   oscillates  at  a  frequency    that   is

impedance changes, and it starts to output current as well. When            determined by the source generator impedance characteristics,

coupled to the EH4205, the energy-generator source internal                 the  output     loading        characteristics,  the      parameters    of  the   RC

impedance and the EH4205 input impedance form a network                     network, the characteristics of the EPAD MOSFET array and that

where the energy-generator source starts to deliver power to the            of the transformer. This 'natural' frequency also varies with varying

EH4205. As soon as the internal oscillation threshold power level           input source impedance and the input voltages at the source as

is reached, oscillation begins, and energy transfer is initiated.           well as the changing output characteristics of the output loading.

Typically this power level is less than 250µW for the EH4205, and

varies across different models and units. Hence the EH4205 is               The EH4205 module is self-starting, and begins operating as soon

excellent for high efficiency, low power applications where the             as enough energy is available for the oscillator to start oscillating.

minimum operating power range are very low, and where other-                This minimum self-starting energy level may vary slightly from unit

wise wasted energy cannot be captured and stored in a battery               to unit. However, it starts boosting voltages at such a low energy

pack or capacitor storage bank using other means.                           level that it generally can capture very low levels of energy spurts

                                                                            before many other industry low-voltage booster modules would

As input energy builds up at the energy-generator source, the               begin to function. For select members of the EH4200 MLVB Series

amount of power transferred also changes accordingly. The maxi-             of Modules, the oscillator can initiate oscillation at less than 1uW

mum power rating of the EH4205 limits its power handling capabil-           average input power.

ity, but it does allow an external secondary DC-DC converter to

take over at some higher power point. The AC output generated by            The EH4205 primary output is an AC output, which delivers the

the  on-board  oscillator  enables  the  EH4205  to  support  other         output waveforms of the oscillator. This AC output can be con-

switching circuits to convert at a higher voltage and power level.          nected directly to the inputs of an EH300 Series Energy Harvesting

                                                                            Module through a 2-wire connection.

                                                                            While the primary intent of the EH4205 is to charge ALD's EH300/

                                                                            EH301 Energy Harvesting Modules, an optional bridge rectifier can

                                                                            be added on the pcb of the module by the user to produce a full-

                                                                            wave rectified DC output. The output of the full-wave rectifier can

                                                                            be used to drive an output DC load and can be useful as a trickle

                                                                            charger for rechargeable batteries or super-cap capacitor banks.

                                                                            This DC output can also be used to power an electronic circuit

                                                                            directly, which requires that a compatible current consumption be

                                                                            designed for the electronic circuit.

                                                                            OPTIONAL PARTS LIST

                                                                            •    Full wave rectifier - MBS Series

                                                                            •    Socket Adapter:

                                                                                 Hirose DF13-2S

                                                                                 Hirose DF13-4S

EH4205                                               Advanced               Linear Devices                                                          2     of  5
ABSOLUTE MAXIMUM and MINIMUM RATINGS

Max. input voltage                                                                                               +5V

Max. input current                                                                                              100mA

Max. input power                                                                                                250 mW

Operating temperature range                                                                             0°C to +70°C

Max. output voltage                                                                                             +15V

CAUTION: ESD Sensitive Device. Use static control procedures in  ESD  controlled  environment.

OPERATING ELECTRICAL CHARACTERISTICS

TA = 25oC  VIN = 0.25V      unless otherwise specified

                                                        EH4205

Parameter                      Symbol   Min             Typ           Max         Unit          Test Conditions

Input Power                    PIN                      950                       µW

Input Impedance                RIN                      50                        Ω

Min. Startup Input Voltage     VINS                     75                        mV            VOUT = 4.0V

Min. Operating Input Voltage   VINMIN                   75                        mV            VOUT = 4.0V

Input Current                  IIN                      3.8                       mA

Power Efficiency               η                        30                        %

Output Voltage (peak to peak)  VOUT                     12            15          V

Min. Output Voltage            VOUTMIN  6.0                                       V

Min. Operating Input Power     PINMIN                   230                       µW            VIN  =  0.080V

Max. Input Voltage             VINMAX                   3             4           V

Max. Input Current             IINMAX                   60                        mA

Max. Input Power               PINMAX                                 250         mW

Max. Power Efficiency          ηMAX                     52                        %             VIN  =  0.75V

Operating Tempurature                   0                             70          oC

Oscillator Frequency                                    9                         KHz

                               VOUT

DC-DC Voltage Gain             VIN                      75                        V/V

EH4205                                       Advanced Linear Devices                                                    3  of  5
ENVIRONMENTAL SPECIFICATIONS                                        MECHANICAL SPECIFICATIONS

•  Leadfree (ROHS) compliant                                        •  Outline Dimensions:

•  Operating Temperature Range: 0 to 70° C                             W x L x H:    1.00 in. x 1.50 in. x 0.60 in.

•  Storage Temperature: -40 to +85° C                                                2.54 cm. x 3.81 cm. x 1.52 cm.

•  Humidity: To 90% (no condensation)                               •  4 Mounting Holes:    0.085 in. diameter

•  Protection: Conformal and Epoxy coated                           •  Weight:   0.35 ounce (10 grams) nominal

                                                                                EH4205 MODULE DIMENSIONS

          TYPICAL    CABLE    CONNECTIONS

INPUT CABLE                            OUTPUT CABLE

EHJ3C                            J4    EHJ4C                              1000

                                 4     BROWN

   BLACK     1                   3              1      TO

   RED       2                   2              2    EH300/301

             J1                  1     BROWN

                                                                                                1500 mil

                                                                                EH4205   MODULE TOP       VIEW

INPUT CABLE                            OUTPUT CABLE

EHJ3C                            J4    EHJ5C

                                 4              BLACK                                                     J4

   BLACK     1                   3              BROWN                                                     4     GND

             2                   2              BROWN                           GND  1                    3     AC

   RED                           1              RED                             VIN  2                    2     AC

             J1                                                                      J1                   1     V+

                      Notes:     J1 pin 1: Ground, J1 pin 2: Positive Input VIN

                                 J4 pins 2/3: Standard AC Output

                                 J4 pins 1/4: DC Output when optional full wave rectifier

                                                   is installed by user.

                                       EH4205 CONNECTION TO EH300/301

                              EH4200   MODULE                       EH300/EH301 MODULE

                 DC

                 LOW                                                                            DC

                 VOLTAGE                        CABLE:          J1                          J2

                 ENERGY                     J4  EHJ4C                                       1   VOLTMETER

                 SOURCE                     4                   1                           2

                 _            1             3                   2                           3

                 +            2             2                                               4

                    CABLE:  J1              1                                                   CABLE:

                    EHJ3C                                                                       EHJ2C

EH4205                                          Advanced Linear Devices                                              4  of  5
                                             TYPICAL PERFORMANCE                                 CHARACTERISTICS

                                     INPUT POWER AS A FUNCTION                                                                     INPUT POWER AS A FUNCTION

                                          OF INPUT VOLTAGE                                                                                   OF INPUT VOLTAGE

                             10                                                                                            100

                                     VOUT CONNECTED TO EH301                                                                       VOUT CONNECTED TO EH301

        INPUT POWER (mW)     8                                                                        INPUT POWER (mW)     80

                             6                                                                                             60

                             4                                                                                             40

                             2                                                                                             20

                             0                                                                                             0

                                  0  0.2  0.4  0.6                        0.8     1.0                                           0       0.5  1.0  1.5       2.0  2.5

                                          INPUT VOLTAGE (V)                                                                                  INPUT VOLTAGE (V)

                                  INPUT IMPEDANCE AS A FUNCTION                                                                 INPUT IMPEDANCE AS A FUNCTION

                                        OF INPUT VOLTAGE                                                                                OF INPUT VOLTAGE

                             250                                                                                           250

        INPUT IMPEDANCE (Ω)          VOUT CONNECTED TO EH301                                          INPUT IMPEDANCE (Ω)          VOUT CONNECTED TO EH301

                             200                                                                                           200

                             150                                                                                           150

                             100                                                                                           100

                             50                                                                                            50

                             0                                                                                             0

                                  0  0.2  0.4  0.6                        0.8     1.0                                           0       0.5  1.0  1.5       2.0  2.5

                                          INPUT VOLTAGE (V)                                                                                  INPUT VOLTAGE (V)

                                     OUTPUT POWER AS A FUNCTION                                                                    INPUT CURRENT AS A FUNCTION

                                          OF INPUT POWER                                                                                     OF INPUT VOLTAGE

                             5                                                                                             50

                                                                                                      INPUT CURRENT (mA)           VOUT CONNECTED TO EH301

        OUTPUT POWER (mW)    4                                                                                             40

                             3                                                                                             30

                             2                                                                                             20

                                               VOUT CONNECTED TO EH301

                             1                                                                                             10

                             0                                                                                             0

                                  0  2    4    6                          8       10                                            0       0.5  1.0  1.5       2.0  2.5

                                          INPUT POWER (mW)                                                                                   INPUT VOLTAGE (V)

                                                                          POWER EFFICIENCY AS A FUNCTION

                                                                                       OF INPUT VOLTAGE

                                                                          60

                                                    POWER EFFICIENCY (%)  50

                                                                          40

                                                                          30

                                                                                                 VOUT CONNECTED TO EH301

                                                                          20

                                                                          10

                                                                               0       0.5  1.0  1.5                       2.0     2.5

                                                                                            INPUT VOLTAGE (V)

EH4205                                                                            Advanced Linear Devices                                                             5  of  5
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