Für Anwendungen bis ASIL-D
Hot-Swap- und Ideal-Diode-Controller von STMicroelectronics
Der Baustein STPM801 von STMicroelectronics ist der erste Automotive-qualifizierte, integrierte Hot-Swap- und Ideal-Diode-Controller mit einem für Functional-Safety-Anwendungen ausgelegten Funktionsumfang.
Der Ideal-Diode-Controller steuert einen externen MOSFET als Ersatz für die Schottkydiode an, die normalerweise als eingangsseitiger Verpolungsschutz und zum Aufrechterhalten der Ausgangsspannung verwendet wird.
Da der Spannungsabfall am MOSFET geringer ist als die Vorwärtsspannung einer Schottkydiode, verringert sich die Verlustleistung während des regulären Betriebs. Wird beispielsweise durch einen Fehler in der Stromversorgung, ein Brownout-Ereignis oder einen eingangsseitigen Kurzschluss eine Spannung mit vertauschter Polarität an den Eingang gelegt, werden die dabei entstehenden negativen Stromspitzen durch Abschalten des MOSFET blockiert.
Umschalten zwischen Haupt- und Hilfsbatterie
Die Ideal-Diode-Controllerschaltung bewirkt überdies eine Oder-Verknüpfung der Stromversorgungen. So kann zwischen einer Haupt- und einer Hilfsbatterie umgeschaltet werden, um die unterbrechungsfreie Versorgung von sicherheitskritischem Equipment wie etwa autonomen Fahrsystemen oder Fahrassistenzsystemen sicherzustellen.
Der integrierte Hot-Swap-Controller steuert einen zweiten externen N-Kanal-MOSFET an, um angeschlossene Verbraucher bei Hot-Swap-Ereignissen zu schützen. Eine Softstart-Funktion kontrolliert die Einschalttransiente dieses zweiten MOSFET: Ein mit dem Gate dieses MOSFETs verbundener Kondensator mit bekanntem Wert wird mit konstantem Strom geladen, um hohe Inrush-Ströme zu unterbinden. Die Über- und Unterspannungs-Pins schalten die Ausgangsspannung ab, sobald die Eingangsspannung den vorgegebenen Bereich verlässt.
Für ISO-26262-konforme Anwendungen
Der STPM801 ist mit Schutz- und Überwachungsfunktionen für Anwendungen ausgestattet, die den Functional-Safety-Anforderungen für Systeme bis ASIL-D (Automotive Safety Integrity Level) gemäß ISO 26262 genügen müssen. Sämtliche Features sind in ein 5 x 5 mm großes VFQFN-32-Gehäuse integriert.
Der Baustein ist für einen Betriebsspannungsbereich von 4 V bis 65 V ausgelegt und weist eine Ruhestromaufnahme von 25 µA auf. Er ist beständig gegen die rauen elektrischen Bedingungen von Automotive-Anwendungen und belastet die Batterie eines abgestellten Fahrzeugs nur sehr wenig. Einsatzgebiete des Bausteins sind Zonen- und Body-ECUs, ADAS-ECUs, leistungsfähige Rechner-ECUs, Infotainment-ECUs, redundante Stromversorgungssysteme und Systeme mit zwei Batterien.
Der STPM801 befindet sich bereits in der Massenproduktion.
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