DC/DC-Bias-Stromversorgungsmodul Höhere Reichweite für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Mit einem einfach anzuwendenden Bias-Stromversorgungsmodul lässt sich die Größe von Power-Lösungen halbieren, um der Nachfrage nach kleineren, leichteren Systemen gerecht zu werden.

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Sorgt für höhere Reichweite bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen: das DC/DC-Bias-Stromversorgungsmodul UCC14240-Q1.
Sorgt für höhere Reichweite bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen: das DC/DC-Bias-Stromversorgungsmodul UCC14240-Q1.
(Bild: Texas Instruments)

Texas Instruments (TI) hat das nach eigenen Angaben kleinste und präziseste isolierte DC/DC-Bias-Stromversorgungsmodul mit 1,5 W Leistung vorgestellt. Das UCC14240-Q1 basiert auf einer proprietären integrierten Übertragertechnologie, um es Entwicklern zu ermöglichen, die Abmessungen von Stromversorgungslösungen, beispielsweise für Hybrid- und Elektrofahrzeuge (HEVs bzw. EVs), Antriebssysteme und netzgekoppelte Wechselrichter zu halbieren.

Kleinere und zuverlässigere Systeme zur Steigerung der Reichweite von EVs sind gefragt

Angesichts des zunehmenden Wachstums auf dem EV-Markt suchen Entwicklungsingenieure nach Möglichkeiten, einerseits die Effizienz und Zuverlässigkeit zu steigern, andererseits aber auch das Gewicht des Antriebsstrangs als schwerste Komponente eines EV zu reduzieren. Um die Nachfrage nach kleineren, zuverlässigeren Systemen zur Steigerung der Reichweite von EVs zu erfüllen, setzt man zunehmend auf eine dezentrale Stromversorgungs-Architektur, in der jedem isolierten Gatetreiber seine eigene Bias-Stromversorgung zugeordnet ist. Mit einer solchen Architektur verbessert sich die Reaktion des Systems auf Einzelausfälle. Sollte beispielsweise eine Bias-Stromversorgung ausfallen, bleiben die anderen samt ihren zugehörigen Gatetreibern funktionsfähig, sodass das Fahrzeug weiter sicher am Verkehr teilnehmen kann.

Vollständig integrierte Stromversorgungs-Lösungen wie das Modul UCC14240-Q1 helfen Ingenieuren dabei, von den Vorteilen der dezentralen Architektur zu profitieren.

Mehr Reichweite durch höchste Leistungsdichte und Systemeffizienz

Die Größen- und Effizienzvorteile des UCC14240-Q1 ermöglichen eine höhere Leistungsdichte und Systemeffizienz, sodass die Fahrzeuge längere Strecken zwischen zwei Ladevorgängen zurücklegen können. Die nur 3,55 mm betragende Höhe und der kleine Footprint des UCC14240-Q1 machen es möglich, das Volumen der Stromversorgungslösung um bis zu 50 Prozent zu verringern, sodass bei halbiertem Platzbedarf mehr Leistung untergebracht werden kann. Die Reduzierung der Bauhöhe sorgt außerdem für uneingeschränkte Flexibilität bei der Entscheidung, auf welcher Seite der Leiterplatte das Modul platziert werden soll.

Das Dual-Output-Modul erreicht mit 60 Prozent den doppelten Wirkungsgrad traditioneller Bias-Stromversorgungen, wodurch sich die Leistungsdichte ebenfalls verdoppelt und ein Beitrag geleistet wird, den Aktionsradius des Fahrzeugs zu vergrößern. Der UCC14240-Q1 stellt bei Umgebungstemperaturen bis 105 °C mehr als 1,5 W zur Verfügung und kann daher zum Ansteuern von IGBTs sowie Schaltern auf der Basis von Siliziumkarbid und Galliumnitrid mit hohen Frequenzen eingesetzt werden.

Schnellere Markteinführung durch hohen CMTI-Wert und geringste Funkstörungen

Dank der integrierten Übertragertechnologie mit einer Kapazität von 3,5 pF zwischen Primär- und Sekundärwicklung kann das Modul UCC14240-Q1 Funkstörungen infolge schneller Schaltvorgänge eindämmen und problemlos einen CMTI-Wert (Common-Mode Transient Immunity) von über 150 V/ns erzielen.

Mit seinem sanften Schaltverhalten, Spread-Spectrum-Modulation, Abschirmung und geringen Parasitics bewirkt das UCC14240-Q1, dass Designs die EMV-Standards CISPR 25 und CISPR 32 (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) mit weniger Aufwand einhalten und somit schneller auf den Markt gebracht werden können.

Gesicherte Fahrzeug-Performance durch branchenbeste Genauigkeit über Temperatur und Isolation

Die integrierte Regelung des UCC14240-Q1 ermöglicht eine Genauigkeit von ±1,0 % bei Temperaturen von –40 bis 150 °C. Diese enge Toleranz gestattet die Verwendung kleinerer Leistungsschalter und verbessert ebenfalls den Überstromschutz. Die Ausfallüberwachung ist ebenso wie der Überstrom-, Überlast- und Übertemperaturschutz vollständig integriert. Das Modul UCC14240-Q1 bietet eine von unabhängiger Seite zertifizierte Isolationsspannung von 3 kVrms und weist infolge seines extrem niedrigen Gewichts und seiner Höhe von nur 3,5 mm durch die höchste Vibrationsbeständigkeit auf.

Gehäuse, Verfügbarkeit und Preis

Das Modul UCC14240-Q1 ist im 12,8 mm x 10,3 mm x 3,55 mm großen Shrink Small-Outline-Gehäuse mit 36 Pins in Vorserien-Stückzahlen lieferbar. Die Preise betragen ab 4,20 US-$ (ab 1.000 Stück). Zusätzlich gibt es für Evaluierungszwecke das Evaluation Module UCC14240Q1EVM-052, das für 59 US-$ angeboten wird. //TK

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