Energie-Managment Stromversorgung für Aktivantennen in Audiosystemen

Im Zeitalter der heutigen Vernetzung stellt der Verbraucher hohe Ansprüche an Fahrzeug-Infotainment-Systeme. Audiosysteme in Fahrzeugen verfügen beispielsweise über Aktivantennen, um das empfangene Funksignal zu verstärken und die Audioqualität für die Fahrzeuginsassen zu verbessern. Damit sich ein einwandfreier Betrieb sicherstellen lässt, spielt die Stromversorgung eine wichtige Rolle.

In der Vergangenheit bestand eine Radioantenne aus passiven Empfangsbauteilen, wobei das Signal direkt über die Verkabelung an die Audio-Head-Unit (AHU) geleitet wurde. In einigen Fällen befand sich diese Einheit nicht in unmittelbarer Antennennähe. Dadurch ergaben sich Signalverluste eines möglicherweise ohnehin schon schwachen Signals, das zusätzlich noch Störungen ausgesetzt war. Im Vergleich dazu benutzt eine  Aktivantenne einen integrierten Verstärker in Kombination mit passiven Empfangselementen. Damit wird nicht nur das empfangene Audiosignal verstärkt, sondern es steht darüber hinaus ein rauscharmes und verzerrungsfreies Ausgangssignal sowie eine Impedanz-Anpassung zur Verfügung. Der Verstärker benötigt Strom, der in der Regel durch die AHU oder das Infotainment-System bereitgestellt wird. Das erfolgt entweder über eine eigene Stromversorgungsleitung oder über das HF-Antennenkabel selbst, was auch Phantomspeisung genannt wird.

Bei dieser Stromversorgung kann es sich um eine geregelte Versorgung, um eine geschützte Batterieversorgung oder um eine reine Batterieversorgung handeln – je nach Anforderung des Aktivantennen-Verstärker-ICs. Als Herausforderung bei dieser Versorgung sind verschiedene Szenarien zu sehen, die entstehen können. Beispielsweise kann eine fehlerhafte Fahrzeugmontage oder -wartung zu einer Trennung der Last von der Versorgung oder zu einem Kurzschluss gegen Masse oder gegen die Batterie führen. Aus diesem Grund benötigt die Stromversorgung eine Möglichkeit, den Lastzustand zu erkennen, damit das System entscheiden kann, ob es innerhalb der erforderlichen Parameter arbeitet oder ob ein Fehlerzustand vorliegt. Die meisten Fahrzeughersteller setzen diese Funktion voraus. Das System muss zwischen Fehlerarten entscheiden können und einen Fehlerdiagnose-Code auf dem Audio-Display oder dem Multifunktions-Display (MFD) ausgeben, damit eine ordnungsgemäße Montage oder Wartung erfolgt.

Spannungsregler mit Strombegrenzung, wie sie On Semiconductors mit dem NCV47700 und dem NCV47701 im Portfolio hat, wurden für diese Anforderungen entwickelt: Sie messen den Strom durch den Ausgang und stellen einen gespiegelten Stromreferenzausgang sowie eine linear geregelte Ausgangsspannung bereit, wobei der Eingang von Seiten der Autobatterie erfolgen kann (Bild 1).