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Neuer Tiefsetzsteller-IC von ROHM meistert die Herausforderungen von 48-V-Automotive-Systemen
Durch ROHMs Nano-Pulse-Control-Technologie erreicht der Baustein das industrieweit größtes Abwärtswandlungsverhältnis von 24:1 zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung
ROHM Semiconductor bietet mit dem BD9V100MUF-C einen Gleichspannungswandler mit integriertem MOSFET, der bei einer Schaltfrequenz von 2 MHz aus hohen Eingangsspannungen mit maximal 60 V Ausgangsspannungen von nur 3,3 V oder 5 V (minimal 2,5 V) erzeugen kann. Der IC erzielt damit das industrieweit größte Abwärtswandlungsverhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung von 24:1.
Um dieses Spannungsverhältnis zu erreichen, arbeitet der Baustein mit der proprietären Pulsregelungs-Technologie (Nano Pulse Control) von ROHM, die mit Hilfe hochspannungsfester BiCDMOS-Prozesse und einer ultraschnellen Pulsregelung eine bisher unerreichte Einschaltzeit von nur 9 ns verwirklicht. Die neue Technologie ermöglicht eine einstufige Spannungswandlung in 48-V-Systemen, wie sie in Mild-Hybrid-Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Damit wird bei 2 MHz der Bauteileaufwand halbiert, was den Platzbedarf in der Applikation verringert und das Systemdesign vereinfacht. Die hohe Schaltfrequenz gestattet zudem den Einsatz kleinerer externer Bauteile, zum Beispiel Spulen und Ausgangskondensatoren.
Trend zu 48-V-Systemen
Energieverbrauch und Umweltfreundlichkeit sind treibende Kraft stetiger Innovation in der Autoindustrie. Mild-Hybrid-Fahrzeuge mit 48-V-Systemen erreichen durch optimierte Leistungsverteilung einen deutlich niedrigeren Energie- und damit Kraftstoffverbrauch, was wiederum den CO2-Ausstoß reduziert. Steigender Komfort in den Automobilen durch aktive Systeme wie Break-by-Wire oder Electrical Power Steering erhöhen den elektrischen Energiebedarf. In traditionellen 12-V-Systemen muss die elektrische Energie auf niedrigem Spannungslevel zu den Verbrauchern transportiert werden, was erhöhte Verluste im Kabelbaum verursacht. Der Bedarf an dickeren Kupferkabeln steigert weiterhin das Gewicht, dies wirkt sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch aus. Die 48-V-Technologie senkt den zu übertragenden Strom um ein Viertel und reduziert dadurch die Verluste im Kabelbaum.
Um die Elektronik und Sensorik im Automobil zu versorgen, werden auf Systemebene typischerweise Spannungen zwischen 1 V und 5 V benötigt. Das bedeutet, dass die 48-V-Busspannung auf die niedrigeren Spannungen gewandelt werden muss. Gleichzeitig ist der Betrieb des DC/DC-Wandlers bei 2 MHz sinnvoll, um sowohl oberhalb der AM-Radiofrequenzen (max. 1,84 MHz) und damit außerhalb des Störbereichs zu bleiben, als auch eine möglichst kompakte Lösung zu erreichen.
Den Anspruch aus hohem Übersetzungsverhältnis und hoher Schaltfrequenz kann bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen. Eine zweistufige Lösung erfüllt diese Forderungen, sie ist jedoch mit diversen Nachteilen verbunden, zum Beispiel erhöhter Platzbedarf, mehrere Bauteile, komplexeres System etc. Mit dem BD9V100MUF-C bietet ROHM nun eine Lösung zur einstufigen Spannungswandlung.
Technische Daten
Zu den technischen Spezifikationen des nur 4,0 mm x 4,0 mm x 1,0 mm (B x T x H) großen Gleichspannungswandlers BD9V100MUF-C gehören ein Eingangsspannungsbereich von 16 V bis 60 V, Ausgangsspannungen von 0,8 V bis 5,5 V mit ±2 % Genauigkeit und eine Schaltfrequenz von 1,9 bis 2,3 MHz. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 1 A. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C.
Nano Pulse Control
Die Bezeichnung „Nano Pulse Control" bezieht sich auf die ultraschnelle Pulsregelungs-Technologie, die durch die Kombination aus analogem Schaltungsdesign, Layout und Prozessen aus dem vertikal integrierten Produktionssystem von ROHM implementiert wurde. Die Technologie trägt zu einer erhöhten Miniaturisierung sowie zur Vereinfachung der Systeme in 48-V-Applikationen bei, deren Spektrum von Mild-Hybrid-Fahrzeugen über Industrieroboter bis zu den Versorgungen in Basisstationen reicht.
Verfügbarkeit
Muster des BD9V100MUF-C sind ab sofort verfügbar, OEM-Stückzahlen ab Dezember 2017.
Neuer Tiefsetzsteller-IC von ROHM meistert die Herausforderungen von 48-V-Automotive-Systemen
Durch ROHMs Nano-Pulse-Control-Technologie erreicht der Baustein das industrieweit größtes Abwärtswandlungsverhältnis von 24:1 zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung
ROHM Semiconductor bietet mit dem BD9V100MUF-C einen Gleichspannungswandler mit integriertem MOSFET, der bei einer Schaltfrequenz von 2 MHz aus hohen Eingangsspannungen mit maximal 60 V Ausgangsspannungen von nur 3,3 V oder 5 V (minimal 2,5 V) erzeugen kann. Der IC erzielt damit das industrieweit größte Abwärtswandlungsverhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung von 24:1.
Um dieses Spannungsverhältnis zu erreichen, arbeitet der Baustein mit der proprietären Pulsregelungs-Technologie (Nano Pulse Control) von ROHM, die mit Hilfe hochspannungsfester BiCDMOS-Prozesse und einer ultraschnellen Pulsregelung eine bisher unerreichte Einschaltzeit von nur 9 ns verwirklicht. Die neue Technologie ermöglicht eine einstufige Spannungswandlung in 48-V-Systemen, wie sie in Mild-Hybrid-Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Damit wird bei 2 MHz der Bauteileaufwand halbiert, was den Platzbedarf in der Applikation verringert und das Systemdesign vereinfacht. Die hohe Schaltfrequenz gestattet zudem den Einsatz kleinerer externer Bauteile, zum Beispiel Spulen und Ausgangskondensatoren.
Trend zu 48-V-Systemen
Energieverbrauch und Umweltfreundlichkeit sind treibende Kraft stetiger Innovation in der Autoindustrie. Mild-Hybrid-Fahrzeuge mit 48-V-Systemen erreichen durch optimierte Leistungsverteilung einen deutlich niedrigeren Energie- und damit Kraftstoffverbrauch, was wiederum den CO2-Ausstoß reduziert. Steigender Komfort in den Automobilen durch aktive Systeme wie Break-by-Wire oder Electrical Power Steering erhöhen den elektrischen Energiebedarf. In traditionellen 12-V-Systemen muss die elektrische Energie auf niedrigem Spannungslevel zu den Verbrauchern transportiert werden, was erhöhte Verluste im Kabelbaum verursacht. Der Bedarf an dickeren Kupferkabeln steigert weiterhin das Gewicht, dies wirkt sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch aus. Die 48-V-Technologie senkt den zu übertragenden Strom um ein Viertel und reduziert dadurch die Verluste im Kabelbaum.
Um die Elektronik und Sensorik im Automobil zu versorgen, werden auf Systemebene typischerweise Spannungen zwischen 1 V und 5 V benötigt. Das bedeutet, dass die 48-V-Busspannung auf die niedrigeren Spannungen gewandelt werden muss. Gleichzeitig ist der Betrieb des DC/DC-Wandlers bei 2 MHz sinnvoll, um sowohl oberhalb der AM-Radiofrequenzen (max. 1,84 MHz) und damit außerhalb des Störbereichs zu bleiben, als auch eine möglichst kompakte Lösung zu erreichen.
Den Anspruch aus hohem Übersetzungsverhältnis und hoher Schaltfrequenz kann bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen. Eine zweistufige Lösung erfüllt diese Forderungen, sie ist jedoch mit diversen Nachteilen verbunden, zum Beispiel erhöhter Platzbedarf, mehrere Bauteile, komplexeres System etc. Mit dem BD9V100MUF-C bietet ROHM nun eine Lösung zur einstufigen Spannungswandlung.
Technische Daten
Zu den technischen Spezifikationen des nur 4,0 mm x 4,0 mm x 1,0 mm (B x T x H) großen Gleichspannungswandlers BD9V100MUF-C gehören ein Eingangsspannungsbereich von 16 V bis 60 V, Ausgangsspannungen von 0,8 V bis 5,5 V mit ±2 % Genauigkeit und eine Schaltfrequenz von 1,9 bis 2,3 MHz. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 1 A. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C.
Nano Pulse Control
Die Bezeichnung „Nano Pulse Control" bezieht sich auf die ultraschnelle Pulsregelungs-Technologie, die durch die Kombination aus analogem Schaltungsdesign, Layout und Prozessen aus dem vertikal integrierten Produktionssystem von ROHM implementiert wurde. Die Technologie trägt zu einer erhöhten Miniaturisierung sowie zur Vereinfachung der Systeme in 48-V-Applikationen bei, deren Spektrum von Mild-Hybrid-Fahrzeugen über Industrieroboter bis zu den Versorgungen in Basisstationen reicht.
Verfügbarkeit
Muster des BD9V100MUF-C sind ab sofort verfügbar, OEM-Stückzahlen ab Dezember 2017.
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