Fehlertolerante Systeme mit Klassifizierung ASIL-D

| Redakteur: Gerd Kucera

XENSIV: Für funktionale Sicherheit sorgt der neue Automotive-Sensor TLE4999I3 und erfüllt die höchste Klassifizierungsstufe ASIL-D.
XENSIV: Für funktionale Sicherheit sorgt der neue Automotive-Sensor TLE4999I3 und erfüllt die höchste Klassifizierungsstufe ASIL-D. (Bild: Infineon)

Den weltersten monolithisch integrierten Linear-Hall-Sensor für ASIL-D-Systeme zeigt Infineon auf der SENSOR+TEST 2019. Der nach AEC-Q100 Grade 0 qualifizierte Automotive-Baustein ist sofort verfügbar.

Funktionale Sicherheit bedeutet, dass eine Fehlfunktion in elektrischen oder elektronischen Systemen weder eine Gefährdung noch ein unvertretbares Risiko verursacht. Zur Wahrung der Integrität von Sicherheitsfunktionen brauchen Bauteile explizit eine Zulassung als Nachweis der ausreichenden Sicherheit. Basierend auf der internationalen Norm IEC 61508 ist eine Normenlandschaft entstanden, in der die ISO 26262 für Automotive-Elektronik bindend ist. Innerhalb der ISO 26262 gibt es zur Risikoklassifizierung den Automotive Safety Integrity Level (ASIL), um die funktionale Sicherheit zu garantieren. Die höchste Klassifizierungsstufe ist ASIL-D.

Fehlertolerante Systeme für Automotive

Nach eigenen Angaben ist Infineon der erste Halbleiterhersteller eines monolithisch integrierten linearen Hall-Sensors, der vollständig nach der Sicherheitsnorm ISO 26262 für Anwendungen im Automobil entwickelt wurde. Erstmals zu sehen ist der bereits verfügbare XENSIV TLE4999I3 auf der Fachmesse SENSOR+TEST 2019 (Halle 1-324+429). Der Chip im PG-SSO-3-Gehäuse ermöglicht die Entwicklung fehlertoleranter Systeme, die der höchsten Anforderungsstufe an funktionale Sicherheit, ASIL-D, genügen müssen. Dazu zählen beispielsweise elektrische Lenksysteme, elektrische Drosselklappensystem und Pedalanwendungen.

Der ISO-26262-Standard fordert, dass ein System auch dann einwandfrei funktioniert, wenn ein einzelner Fehlerfall auftritt, also beispielsweise ein Baustein ausfällt. Mit Hilfe des TLE4999I3 ist auf Systemebene ein unterbrechungsfreier Betrieb möglich. Der Baustein besteht aus einem einzigen Silizium, auf dem sich zwei unabhängige Hall-Elemente befinden. Ihre Signalpfade sind getrennt voneinander ausgelegt. Interne Kontrollmechanismen führen bereits innerhalb des Bausteins eine Plausibilitätskontrolle der Sensordaten durch. Darüber hinaus liefert der neue Linear-Hall-Sensor dem System umfangreiche Statusinformationen.

So sorgt der Chip für funktionale Sicherheit

Neben der funktionalen Sicherheit besitzt der TLE4999I3 laut Infineon eine sehr hohe magnetische Empfindlichkeit mit einer Fehlertoleranz von weniger als 2%. Die Offset-Fehler-Drift des Hauptkanals, ebenfalls ein wichtiger Parameter für einen Magnetsensor zur Bestimmung der Absolutposition in einem Magnetfeld, wird mit maximal 100 µT angegeben.

Damit sei dieser Wert nur halb so hoch wie bei vergleichbaren Produkten. Dieser Wert gelte über den gesamten Temperaturbereich und die Produktlebensdauer. Beim TLE4999I3 lassen sich zwei magnetische Bereiche von ±12,5 mT und 25 mT einstellen. Diese Werte ermöglichen den Einsatz relativ kleiner und damit kostengünstiger Magnete.

Der Baustein hat eine PSI5-Kommunikationsschnittstelle, die physikalisch betrachtet eine Stromschnittstelle ist, und deren Vorteile ein geringer Verdrahtungsaufwand und ausgezeichnete elektromagnetische Eigenschaften sind. Der TLE4999I3 ist für Applikationen geeignet, in denen er über größere Entfernungen mit der Kontrolleinheit verbunden ist; Kabellängen bis 12 m sind möglich. Der Baustein ist gemäß AEC-Q100, Grade 0 qualifiziert und daher auch in Applikationen mit dauerhaften Umgebungstemperaturen von 150 °C verwendbar.

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