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Energie-Managment

Stromversorgung für Aktivantennen in Audiosystemen

24. Januar 2013, 16:21 Uhr | Steffi Eckardt

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Stromspiegel integriert

Spannungsregler mit Strombegrenzung nutzen einen integrierten Stromspiegel, über den sich Fehlerzustände in der Last diagnostizieren lassen. Das spielt vor allem bei der Fahrzeugmontage eine wichtige Rolle, weil hier das Risiko besteht, dass die AHU, die Aktivantenne oder die Verkabelung zwischen beiden fehlerhaft oder falsch angeschlossen ist. Damit besteht die Gefahr, dass der Ausgang des Spannungsreglers mit Strombegrenzung (U_OUT) gegen Masse kurzgeschlossen ist, sich im Leerlauf befindet oder mit der Batterie kurzgeschlossen ist. Der Stromspiegel weist über seinen Strommessausgang (IS) einen Spiegelstrom auf, der im festen Verhältnis – 1:100, ±10 Prozent – zum Laststrom steht und als Spannung (U_IS) über einen Festwiderstand gegen Masse überwacht werden kann, was über einen A/D-Wandler möglich ist. Der Widerstandswert R_IS gibt ebenfalls den Stromgrenzwert vor. Durch die Überwachung der IS-Spannung kann der Stromspiegel zwischen offenen Schaltkreisten, Kurzschlüssen gegen Masse und normalen Betriebsbedingungen unterscheiden.

Bei einem Kurzschluss gegen Masse fällt die Lastimpedanz auf null oder geht nahe Null, wobei der Laststrom ansteigt, den extern eingestellten Stromgrenzwert überschreitet und die Ausgangsspannung entsprechend abfällt. Dabei steigt U_IS auf ihre obere Grenze von 2,55 V. Der sekundäre Schutz lässt sich durch einen zweiten Stromgrenzwert erzielen, der auf einen internen Wert von 400 mA festgelegt ist. Dabei ergibt sich ein schnelleres Regelschleifenverhalten als beim programmierten Stromgrenzwert, was eine Strombegrenzung beim Einschalten garantiert. Ein weiterer Schutz umfasst den Temperatur-Grenzwert, der über ein Temperatur-Messbauteil (Thermal Sensing Device, TSD) überwacht wird. Dieses befindet sich neben dem linearen Stellelement des Reglers und stellt sicher, dass die maximale Sperrschichttemperatur T_J(max.)den Wert von 150 °C nicht überschreitet. Wird der TSD-Grenzwert überschritten, schaltet sich der Regler selbst ab, bis der Grenzwert wieder entsprechend gesunken ist.

Bei offener Last fällt der Laststrom auf null oder tendiert gegen Null. U_IS sinkt dann ungefähr auf Massepotential, wobei garantiert ist, dass I_IS nicht größer als 10 µA wird.

Ein Kurzschluss gegen Batterie kann über den U_IS-Ausgang nicht direkt diagnostiziert werden. Der Baustein ist aber gegen Zustände geschützt, bei denen U_OUT gegen die Batterie kurzgeschlossen ist – und zwar sowohl im Betriebs- als auch im Ruhezustand.