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12-V-Bordnetz

Intelligente High-Side-Treiber von STMicroelectronics

23. September 2021, 10:17 Uhr | Irina Hübner

Die High-Side-Treiber basieren auf der neuesten Generation der VIPower-M0-9-Technologie von ST.

Die Bausteine VN9D30Q100F und VN9D5D20FN von STMicroelectronics sind die ersten Vertreter einer neuen Generation intelligenter Schalter für den Automotive-Bereich. Zusätzlich zu den rein digitalen, chipintegrierten Diagnose-Features erlauben sie auch eine digitale Strommessung.

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Die Treiber sind für den high-seitigen Anschluss in Anwendungen für das 12-V-Bordnetz ausgelegt. Sie sollen das Hard- und Softwaredesign für elektronische Steuergeräte (Electronic Control Units, ECUs) vereinfachen und die Systemzuverlässigkeit verbessern.

Basierend auf der aktuellen Generation der VIPower-M0-9-Technologie von ST kombinieren die neuen Bausteine einen für 40 V konzipierten vertikalen Trench-MOSFET mit digitaler 3,3-V-Logik sowie hochpräzisen analogen Schaltungen in einem 6 mm x 6 mm messenden QFN-Gehäuse. Die Kompaktheit und der hohe Integrationsgrad sorgen nach Angaben von ST gegenüber vergleichbaren Treiber-ICs auf dem Markt für eine 40-prozentige Reduzierung der benötigten Leiterplattenfläche.

Der VN9D30Q100F besitzt zwei 33-mΩ- und zwei 99-mΩ-Kanäle, während der VN9D5D20FN zwei Kanäle mit 7,6 mW und zwei mit 20 mW aufweist. Jeder der Bausteine verfügt über bis zu sechs Ausgangskanäle mit einer 4-adrigen SPI-Schnittstelle. Zusätzlich sind die neuen Bausteine mit einem integrierten PWM-Generator mit einer Auflösung von 0,1 % ausgestattet, der an jedem Ausgang ein zweckmäßiges, präzises Steuersignal für Funktionen wie etwa das Dimmen von Leuchten zur Verfügung stellen kann.

Zu den Diagnoseschaltungen gehört ein ständig aktiver A/D-Wandler (ADC) mit 10 Bit Auflösung und einer Genauigkeit von 5 %, der den Laststrom und die Gehäusetemperatur in digitaler Form ausgibt, sodass hierfür kein ADC im Host-Mikrocontroller benötigt wird. Der ADC-Task-Manager ist mit der PWM-Einheit des Treibers synchronisiert, um ohne Zutun des Mikrocontrollers sicherzustellen, dass die Diagnose für jeden Ausgangskanal automatisch zur richtigen Zeit ausgeführt wird.
Vorhanden sind ferner zwei OTP-Eingänge (One-Time Programmable) für den Betrieb im Notlauf-Modus, wenn infolge eines Systemausfalls keine Steuerung durch den Host-Mikrocontroller mehr gegeben ist.

Die neuen Treiberbausteine erleichtern die Einhaltung der AUTOSAR-Konformität, indem sie einen komplexen Treiber bereitstellen, der unabhängig von der Applikation arbeitet und hierdurch auch die Softwareentwicklung vereinfacht. Die Bausteine VN9D30Q100F und VN9D5D20FN sind ab sofort verfügbar.