Motortreiber: Umweltfreundlich, schnell und robust
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Motortreiber: Umweltfreundlich, schnell und robust
Die Bausteine bieten umfassende Schutz- und Diagnosefunktionen, die in dem separaten Treiber-Chip integriert sind. Ein Überspannungsschutz (bei Lastabfall) schaltet den Low-Side-MOSFET ab und den High-Side-MOSFET an, wenn die Versorgungsspannung den entsprechenden Wert erreicht. Diese Schutzfunktion hat Priorität gegenüber den anderen Schutzfunktionen wie Unterspannungs-Abschaltung, Übertemperatur-Schutz, Strombegrenzung und Kurzschluss-Schutz.
Bei der Strombegrenzung wird der Brückenstrom an beiden Schaltern gemessen. Sobald der Vorwärtsstrom an einem der Schalter das Limit erreicht, wird dieser Schalter deaktiviert und der andere Schalter für fCLS aktiviert. Während dieser Zeitspanne werden alle Änderungen an diesem Eingangspin ignoriert, wobei der Pin jedoch weiterhin benutzt werden kann, um beide MOSFETs auszuschalten. Bei einer typischen induktiven Last wie einem Motor ergibt sich so eine niederohmige Switched-Mode-Strombegrenzung. Diese resultiert in einer deutlich geringeren Verlustleistung im Vergleich zu einer Lösung mit einem linear betriebenen MOSFET. Die Strombegrenzung kann für eine kurze Zeit aufrechterhalten werden, ohne die maximal erlaubte Sperrschicht-Temperatur zu überschreiten.
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Zu den Steuerungs- und Diagnosefunktionen des Treiber-ICs zählt die Totzeit-Generation; damit wird verhindert, dass beide MOSFETs gleichzeitig schalten. Die Totzeit wird automatisch mit der ausgewählten Slew-Rate abgeglichen, die ebenso abgeglichen werden kann. Dazu wird die Schaltgeschwindigkeit der MOSFETs über einen externen Widerstand verändert, um das EMV-Verhalten zu optimieren.
Gesenkte Leistungsaufnahme
Die NovalithIC-Bausteine bieten einen Pfad-Durchlasswiderstand von typischerweise 16 mΩ und eine Ruhestromaufnahme von nur 7 μA. Zusammen mit der Impulsbreitenmodulation bis zu 25 kHz auf beiden MOSFETs lässt sich so in vielen Applikationen, in denen bisher Motore über ein Relais oder einen MOSFET statisch geschaltet werden, die Leistungsaufnahme deutlich senken. Die Ansteuerung eines Klimalüfters ist ein gutes Beispiel dafür. Oft findet man hier noch einen linear gesteuerten MOSFET als Vorwiderstand, der zwischen 80 und 130 W in Abwärme umwandelt. Durch den Einsatz eines PWM-Lüfters kann diese Verlustleistung auf etwa 50 W gesenkt werden. Die Reduzierung um bis zu 80 W entspricht 1,9 g CO2/km. Die Mehrkosten für diese Lösung haben sich schon in einem halben Jahr bzw. nach 8000 km amortisiert.
Zur Familie der NovalithIC im „grünen“ TO-263-Gehäuse gehören der BTN7930B für Ströme bis zu 32 A (typisch), der BTN7960B (bis 47 A) und der BTN 7970B (bis 70 A). Beim BTN7971B, der ebenfalls für 70 A ausgelegt ist, wurde das Schaltverhalten nochmals optimiert, wodurch bei der gleichen PWM-Applikation und vergleichbarem Strom die Schaltverluste um 50 Prozent reduziert werden können. J. Winter/sj
Siehe auch:
Neue Herausforderungen an ICs im Automobil
- Motortreiber: Umweltfreundlich, schnell und robust
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