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Titelstory Power Components

SiC-basierte Power-Module und Power-Chips für Automotive

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Anbieter zum Thema

ROHM Semiconductor GmbH
RECOM Power GmbH
MTM Power Messtechnik Mellenbach GmbH

Automotive-DC-Wandler mit geringer Ruhestromaufnahme

Die Serie der AEC-Q100-qualifizierten synchronen Abwärtswandler BD9901x enthält integrierte MOSFETs mit niedrigem Einschaltwiderstand und kommt über einen weiten Eingangsspannungsbereich hinweg auf einen Dauer-Ausgangsstrom von 2 A. Die Eigenschaften nebst integrierter SLLM-Regelung (Simple Light Load Mode) bürgen für eine extrem niedrige Ruhestromaufnahme und ein optimales Verhältnis zwischen Energieeffizienz und Performance bei niedriger ebenso wie bei hoher Last, während gleichzeitig eine geregelte Ausgangsspannung zur Verfügung steht.

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Weil ein immer größerer Teil der Kfz-Elektronik ständig aktiv sein muss, nimmt der Bedarf an Stromversorgungen mit niedriger Ruhestromaufnahme (Iq) zu. Gleichspannungswandler, die sich durch einen höheren Wirkungsgrad auszeichnen und für höhere Ströme geeignet sind, entwickelten sich hier zur bevorzugten Lösung. Sie sind jedoch nicht frei von Nachteilen. Unter anderem führt der größere Bedarf an externen Bauelementen im Vergleich zu einfachen Lösungen wie LDOs zu einer Zunahme der PCB-Fläche und des komplexerem Schaltungsentwurfs.

Ein Faktor, der sich vorrangig auf die Zahl der von Stromversorgungs-ICs benötigten externen Bauelemente auswirkt, ist die Schaltung zur Phasenkompensation, die zur Aufrechterhaltung einer stabilen Ausgangsspannung erforderlich ist.

Normalerweise werden die gewünschten Eigenschaften mit externen Widerständen und Kondensatoren eingestellt. ROHM gelang jedoch die Integration der Phasenkompensations-Schaltung in den IC. Mit den neuen DC-DC-Wandlern des Unternehmens, die niedrige Iq-Werte aufweisen und in kompakten HTSSOP-B24-Gehäusen zur Verfügung stehen, lässt sich das System-Design deshalb gravierend vereinfachen.

Alle Wandler sind für eine maximale Eingangsspannung von 42 V ausgelegt, kommen aber auch mit einer minimalen Eingangsspannung von 3,6 V aus, sodass die Ausgangsspannung auch bei Kaltstarts zur Verfügung steht. Die Current-Mode-Regelung sorgt für ein schnelles Ansprechverhalten, eine einfache Phasenkompensation und die Softstart-Fähigkeit. Die Ruhestromaufnahme der Bausteine bei 13,2 V Eingangsspannung beträgt typisch 22 µA. Dies gilt für eine Ausgangsspannung von 3,3 V (BD99010EFV-M) oder 5,0 V (BD99011EFV-M) bei Zimmertemperatur und einer Schaltfrequenz von 400 kHz (die Schaltfrequenz der Bausteine ist zwischen 200 kHz und 500 kHz einstellbar).

Aufgrund des synchronen, aktiven Synchrongleichrichters und der Integration der FETs in das HTSOP-24-Gehäuse sowie infolge des Light Load Mode lässt sich ein Wirkungsgrad von 92% bei 0,75 A bzw. von 87,5% bei einem Nennstrom von 2 A erzielen. Ein und derselbe Baustein kann somit sowohl große Ausgangsströme als auch niedrige Standby-Ströme bereitstellen. Die hocheffiziente Konfiguration trägt nicht nur zu einem geringen Stromverbrauch bei, sondern vereinfacht wegen der reduzierten Wärmeerzeugung auch die thermische Auslegung.

Integrierte Schutzfunktionen für hohe Zuverlässigkeit

Für ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit sorgen außerdem die integrierten Schutzfunktionen gegen Über- und Unterspannung, Überströme und Überhitzung.

Mit ihren spezifischen Eigenschaften eignet sich die BD9901x-Serie für Stromversorgungen, die aus Autobatterien gespeist werden (z.B. Cluster-Panels und Car-Multimedia-Applikationen).

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