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

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ET System electronic GmbH

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

STMicroelectronics Design and Aplication GmbH

Beispielapplikation 2: Sitzverstellung

Nun zu einer weiteren Anwendung, nämlich der Sitzverstellung. Im Unterschied zum Gurtstraffer bleibt hier der Anlaufstrom des Motors unter der Grenze, bei der die Strombegrenzung des H-Brücken-Bausteins anspricht. Gefordert ist außerdem, dass der Baustein mindestens zehn aufeinanderfolgende Aktivierungen verkraftet.

Im ungünstigsten Fall besteht das typische Stromprofil aus einer wenige ms dauernden Spitze von etwa 28 A, an die sich eine 5 s dauernde Phase mit einem auf 8 A begrenzten Strom anschließt. Zwischen zwei Aktivierungen ist eine Pause von 0,5 s vorzusehen. Wie sich fünf aufeinanderfolgende Aktivierungen thermisch auswirken, zeigt Bild 3.

Die untersuchte H-Brücke erreicht somit (ausgehend von 85 °C Umgebungstemperatur) nach nur vier Betätigungen hintereinander die Ansprechschwelle des Überhitzungsschutzes, womit die Forderung nach Eignung für mindestens zehn Aktivierungen nicht erfüllt wird. Den typischen H-Brücken-Bausteinen kann dementsprechend keine uneingeschränkte Eignung für Sitzverstellungs-Applikationen bescheinigt werden.

Ein geschützter Vortreiber ist nötig

Wenn die Strombegrenzung während der Anlaufphase des Motors ein Problem darstellt und wenn außerdem die Notwendigkeit, die DC-Verlustleistung zu limitieren, nach MOSFETs mit niedrigeren RDS(on)-Werten verlangt, wird ein geschützter Vortreiber benötigt. STMicroelectronics entwickelte deshalb den L99H01 zur Ansteuerung von vier externen N-Kanal-MOS-Transistoren in Brückenschaltung. Zwei frei konfigurierbare Stromabtastverstärker sind integriert, um den Stromfluss in der Brückenschaltung an zwei Knoten regeln zu können (diese Art Redundanz wird in sicherheitsrelevanten Applikationen häufig verlangt).

Die eingebaute SPI-Schnittstelle (Serial Peripheral Interface) steuert alle Ausgänge und liefert Diagnoseinformationen. Der Baustein besitzt ferner ein Interface zum Anschluss eines externen Temperatursensors, mit dem sich die Temperatur der MOSFETs überwachen lässt. Hocheffiziente Gatetreiber ermöglichen auch bei einer auf 6 V abgefallenen Batteriespannung eine vollständige Aussteuerung der Gates von Standard- oder Logikpegel-MOSFETs. Die Betriebsspannung VS versorgt die interne Ladungspumpe, die zum Treiben sowohl der high-seitigen als auch der low-seitigen Schalter dient. Die Logik-Betriebsspannung VCC (3,3 V/5 V) speist dagegen den Logikteil und die SPI-Funktion des Bausteins.

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