Skalierbarer Treiber-IC für H-Brücken-Konfiguration steuert Leistungs-DC-Motoren bis 500 W in Kfz-Anwendungen

Anbieter zum Thema

ET System electronic GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

STMicroelectronics Design and Aplication GmbH

Ein typischer H-Brücken-Leistungsbaustein

Ein typischer H-Brücken-Leistungsbaustein mit Ausgängen auf MOSFET-Basis weist pro Zweig einen Widerstand von 14 bis 16 mΩ auf. Wahlweise können hiermit zwei Halbbrücken oder eine komplette Brückenschaltung implementiert werden. Üblich ist die Ausstattung mit einer Strombegrenzung auf etwa 30 bis 40 A zum Schutz nicht nur des Bausteins selbst, sondern auch des angeschlossenen Motors. Wie verhalten sich solche Bauelemente in den zuvor angesprochenen Applikationen? Diese Frage soll anhand zweier Anwendungsbeispiele beantwortet werden: einem Gurtstraffer und einer Sitzlehnenverstellung.

Beispielapplikation 1: Gurtstraffer

Bild 1 zeigt den typischen Verlauf der Stromstärke während einer kompletten Aktivierung. In diesem Stromprofil lassen sich vier verschiedene Zonen ausmachen: Aktivierung des Motors in den ersten 2 ms (siehe Zoomfenster). Im Anschluss an diese 2 ms dauernde Phase wird der Strom per PWM-Regelung für rd. 500 µs unter 30 A gehalten. Der Strom wird für eine Dauer von 2,5 s auf 4 A begrenzt. Abschaltung des Motors.

Bei einem solchen Stromprofil ist der typische H-Brücken-Baustein mit einem minimalen Grenzstrom von rd. 30 A nicht in der Lage, die Startphase mit voller Leistung zu bewältigen. Er versucht den Strom auf 30 A zu begrenzen und gerät in die Sättigung, die zu einer sehr hohen Verlustleistung führt. Die Sperrschichttemperatur steigt unter diesen Umständen steil an, sodass in wenigen 100 µs die Ansprechschwelle des Überhitzungsschutzes erreicht ist.

Bild 2 gibt das thermische Verhalten des Bausteins in den ersten 800 µs wieder, das zur Auslösung des Thermal-Shutdown-Ereignisses ausreicht. Beginnend bei einer Umgebungstemperatur von 85 °C steigt die Sperrschichttemperatur infolge der hohen Verlustleistung, die aus der Strombegrenzung auf 30 A resultiert, binnen 600 µs rasch an. Somit wird deutlich, dass ein integrierter H-Brücken-Baustein mit Strombegrenzung auf ca. 30 bis 40 A nicht für die Gurtstraffer-Applikation in Betracht kommt.

(ID:320605)