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Schutzbausteine für ABS-Applikationen

Hohe Temperatur- und Strombelastungen zuverlässig unterbinden

18. Februar 2015, 16:07 Uhr | Von Philippe Di Fulvio

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Übertemperaturen verursachen instabile Betriebszustände

Für ABS-Anwendungen fordern viele europäische OEMs, dass ein irreversibler Schutz so nahe wie möglich am Eingangs-Steckverbinder angebracht wird, um eine Wärmeausbreitung nach außen zu vermeiden, sofern die Innentemperatur des Moduls auf über 200 °C ansteigt. Die Module besitzen jeweils zwei separate Stromversorgungsleitungen, die beide einen thermischen Schutz benötigen –eine für die Ventile/Magnetspulen und eine weitere für den Ölpumpenmotor, um Schäden bei Ausfall eines Leistungs-FET aufgrund eines thermischen Kurzschlusses zu mildern.

Dieser Fehlerzustand führt zu extrem hohen Temperaturen aufgrund der I²R-Erwärmung, bei der der Widerstand temperaturkritischer Bausteine in der Regel zu stark ansteigt. Bei typischen Automobilanwendungen, die einen thermischen Schutz erfordern, wird eine Stromsicherung im Verteilerkasten des Fahrzeugs verbaut. Die Annahme dabei ist, dass bei thermischer Instabilität die Stromsicherung durchbrennt und das Problem somit gelöst ist. Diese Annahme ist jedoch falsch, da für einen angemessenen Schutz neben einer Stromsicherung auch eine thermische Schutzvorrichtung dringend erforderlich ist.

Als Alternative zu herkömmlichen typischen Schutzkonzepten kann ein HCRTP-Baustein an zwei Stellen auf der Platine (Bild 2) in der Nähe des Eingangs-Steckverbinders installiert werden. In jedem dieser beiden Fälle fungiert der HCRTP-Baustein als Einwegsicherung bzw. als letzte Bastion für den Schutz des Moduls. Das ABS-Modul des Fahrzeugs muss nach Auftreten eines Fehlerzustandes infolge thermischer Instabilität in jedem Falle aber durchgecheckt werden.

Geeignet für den Motorraum

Der HCRTP-Baustein ist für den Einsatz im Fahrzeugbereich zugelassen (AECQ-zertifiziert) und mit SMD-Reflow-Verfahren kompatibel, was zu geringen Montagekosten und hoher Zuverlässigkeit beiträgt. Er passt in ein äußerst flaches Gehäuse – beispielsweise auf die Platine einer miniaturisierten Glühkerze. Durch seine typische Öffnungstemperatur von 210 °C eignet er sich für Anwendungen unter der Motorhaube. Er ist mit einem Nenn-Durchlassstrom von 90 A bei 23 °C bzw. 45 A bei 140 °C sehr hoch belastbar, und sein geringer Widerstand von etwa 100 µΩ verringert zudem Verlustleistung und Spannungsabfall.

Der oberflächenmontierbare HCRTP-Baustein ist speziell für den robusten thermischen Schutz in Hochstrom-Automobilanwendungen ausgelegt. Bei Ausfall einer Komponente und damit einhergehenden, extrem hohen Strömen verhindert die hohe Stromfestigkeit des HCRTP-Bausteins mögliche Schäden durch thermische Instabilität. Für Entwickler stellt dieser thermische Schutzbaustein zudem auch eine kostengünstige Lösung dar, die ihnen dabei hilft, die Anforderungen des AECQ-Standards hinsichtlich Stoß- und Vibrationsbelastbarkeit sowie schneller Temperaturwechsel und Feuchtigkeit einzuhalten.