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Automobilelektronik 55-V-Synchron-Aufwärtsregler-Controller vereinfachen das Stromversorgungsdesign

Intersil hat zwei neue 55-V-Zweiphasen-Synchron-Aufwärtsregler-Controller mit integrierten High-Side- und Low-Side-MOSFET-Treibern vorgestellt. Der ISL78227 und der ISL78229 sind robuste und hochintegrierte Aufwärtswandler-(Boost-)Controller, mit denen sich die Entwicklung von Hochleistungs-Automotive-Anwendungen vereinfacht.

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Die hochintegrierten Mehrphasen-55-Volt-Synchron-Aufwärtsregler-Controller ISL78227 und ISL78229 ermöglichen kleinere, robustere Designs.
Die hochintegrierten Mehrphasen-55-Volt-Synchron-Aufwärtsregler-Controller ISL78227 und ISL78229 ermöglichen kleinere, robustere Designs.
(Bild: Intersil)

Die Bausteine arbeiten an 12 V Batteriespannung und erhöhen die Ausgangsspannung auf 24, 36 oder 48 V für 200- bis 800-W-Audioverstärker, Start-/Stopp-Systeme und LED-Frontleuchten. Beide Controller erfüllen auch die strengen Anforderungen von Industrie- und Telekommunikationsanwendungen, wenn DC/DC-Aufwärtsregler hohe Leistung auf kleinstem Raum zur Verfügung stellen müssen.

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Weiter Eingangs- und Ausgangsspannungsbereiche von 5 bis 55 V

Der ISL78227 und der ISL78229 ermöglichen ein modulares Design für Systeme, die bezüglich ihrer Leistung und ihres Wärmemanagements skalierbar sein müssen. Sie unterstützen einen weiten Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich von 5 bis 55 V und bieten mehr als 95% Wirkungsgrad, um Leistungs- und Wärmeverluste zu verringern. Die Möglichkeit, zwei Controller für eine 4-Phasen-Anwendung zu verknüpfen, verdoppelt die Ausgangsleistung und verringert die Ein-/Ausgangswelligkeit. Entwickler können damit kleinere Kondensatoren verwenden, was Platz auf der Leiterplatte einspart und die Kosten senkt.

Zahlreiche Schutzfunktionen sorgen für einen Betrieb des ISL78227 und ISL78229 unter fast allen Bedingungen. Ihre einzigartige Soft-on-Funktion sorgt für einen reibungslosen Übergang vom diskontinuierlichen Strombetrieb (DCM; Discontinuous-Conduction Mode) in den kontinuierlichen Strombetrieb (CCM; Continuous-Conduction Mode) nach einem Soft-Start. Damit ist die Stromversorgung unter allen Motorstartbedingungen gesichert.

Hüllkurvenverfolgung passt Ausgangsspannung dynamisch an

Die beiden Controller bieten eine Hüllkurvenverfolgung, mit der die Ausgangsspannung im laufenden Betrieb dynamisch angepasst oder skaliert wird, um sämtliche Lastanforderungen zu erfüllen. Ist die Batterie schwach, muss der Stromverbrauch verschiedener Komponenten, wie beispielsweise des Audioverstärkers, begrenzt werden – vor allem wenn das Radio in Betrieb ist, sobald der Motor abgestellt ist. Transienten, wie sie beim Motor-Neustart mit Start-Stopp-System auftreten, erfordern ebenfalls Spannungsanpassungen im laufenden Betrieb.

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Wesentliche Leistungsmerkmale und Spezifikationen des ISL78227 und ISL78229:
  • Ein-/Ausgangsspannung von 5 bis 55 V; widersteht Transienten bis 60 V,
  • unterstützt synchrone oder Standard-Aufwärtswandlung und nutzt Peak-Current-Mode-Regelung für schnelles Ansprechverhalten mit anpassbarer Flankenkompensation,
  • konfigurierbar für 1-, 2- und 4-Phasen-Betrieb; ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad,
  • einstellbare Schaltfrequenz von 50 kHz bis 1,1 MHz; externe Synchronisation,
  • 2 Überstromschutz-Ebenen verhindern Beschädigungen durch Current-Runaway (Stromdurchlauf) von den Induktivitäten,
  • negativer Stromschutz verhindert hohe Ströme, die den High-Side-FET beschädigen können,
  • Durchschnittsstrombegrenzung erlaubt einen hohen Strom für kurzzeitige hohe Lasten und verhindert längere Zeiträume, die zu Überhitzung führen,
  • Soft-on-Funktion sorgt für einen reibungslosen Übergang vom Soft-Start in den Vollbetrieb mit kontinuierlichen Strombetrieb (CCM; Continuous-Conduction Mode),
  • adaptive und programmierbare Totzeit-Steuerung verhindert Shoot-Through-Ströme,
  • wählbare/r Dioden-Emulation und Phasenausfall optimiert den Wirkungsgrad bei geringer Last,
  • AEC-Q100-qualifiziert für einen Betrieb von –40 bis 125 °C,
  • QFN-Gehäuse mit benetzbarer Flanke ermöglicht die optische Inspektion von Lötstellen und senkt die Fertigungskosten.

Um die Einhaltung der ASIL-Standards (Automotive Safety Integrity Level) nach ISO 26262 zu garantieren, bietet der ISL78229 eine digitale PMBus-Schnittstelle für erweiterte Steuerung, Telemetrie und Diagnostik. Die integrierte PMBus-Schnittstelle erübrigt spezielle Telemetrie-Schaltkreise, die zur Konfiguration von Fehlerarten, zur Wiederherstellung des Systems und zur Überwachung erforderlich sind.

(ID:43901447)

Über den Autor

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Redakteur, ELEKTRONIKPRAXIS - Wissen. Impulse. Kontakte.