Tiefsetzsteller-IC von Rohm Semi Einschaltzeit von 9 ns durch Nano-Pulse-Control-Technologie

Zu den technischen Spezifikationen des nur 4,0 mm x 4,0 mm x 1,0 mm großen Gleichspannungswandlers BD9V100MUF-C gehören ein Eingangsspannungsbereich von 16 bis 60 V, Ausgangsspannungen von 0,8 bis 5,5 V mit ±2 % Genauigkeit und eine Schaltfrequenz von 1,9 bis 2,3 MHz.
Zu den technischen Spezifikationen des nur 4,0 mm x 4,0 mm x 1,0 mm großen Gleichspannungswandlers BD9V100MUF-C gehören ein Eingangsspannungsbereich von 16 bis 60 V, Ausgangsspannungen von 0,8 bis 5,5 V mit ±2 % Genauigkeit und eine Schaltfrequenz von 1,9 bis 2,3 MHz.

Rohm Semiconductor bietet mit dem BD9V100MUF-C einen Gleichspannungswandler mit integriertem MOSFET, der bei einer Schaltfrequenz von 2 MHz aus Eingangsspannungen mit max 60 V Ausgangsspannungen von 3,3 oder 5 V erzeugen kann.

Das IC erzielt ein 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 Semiconductor, die mit Hilfe hochspannungsfester BiCDMOS-Prozesse und einer schnellen Pulsregelung eine Einschaltzeit von 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 System-Design vereinfacht. Die hohe Schaltfrequenz gestattet zudem den Einsatz kleinerer externer Bauteile, zum Beispiel Spulen und Ausgangskondensatoren.

Den Energieverbrauch zu reduzieren und Umweltfreundlichkeit sind starke Treiber 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 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 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. Der BD9V100MUF-C stellt nun eine Lösung zur einstufigen Spannungswandlung dar.