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Spritverbrauch senken, Reichweite erhöhen

System-Basis-Chip für den Teilnetzbetrieb am CAN-Bus

17. Februar 2012, 12:55 Uhr | Von Antonio Monetti, Tobias Otter und Norbert Ulshöfer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 4

Hochintegrierter SBC mit vielfältigen Funktionen

Die sechs Universal-High-Side-Treiber ermöglichen das zyklische Abfragen von Schaltern als auch das Dimmen von LEDs, weil vier unabhängige PWM-Generatoren bereits integriert sind. Speziell für die Ansteuerung von Relais enthält der Chip auch Low- Side-Schalter.

Über drei Wake-Eingänge lassen sich im Wesentlichen Hochspannungssignale überwachen - beispielsweise Schalterausgänge oder eine Batterieüberwachung. Die Wake-Pins ermöglichen es aber auch, den Baustein aufzuwecken, wenn er sich im Low-Power-Modus, Sleep-Modus oder Stop-Modus befindet.

Über die SPI-Schnittstelle hat der Mikrocontroller direkten Zugriff auf die unterschiedlichen Elemente des TLE9267QX. Der Mikrocontroller kann damit die unterschiedlichen Funktionen innerhalb des System-Basis-Chips auswählen, aktivieren, deaktivieren oder konfigurieren. Wenn beispielsweise die High-Side-Treiber mit LEDs verbunden sind, kann der Anwender über den Mikrocontroller per Software das Timing und das Taktverhältnis auswählen. Die vier integrierten PWM-Generatoren lassen sich frei programmieren und zuweisen.

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Der Mikrocontroller kann den SBC in verschiedene Betriebsmodi (Bild 5) versetzen. Zwei davon sind Energiesparmodi, bei denen sich der Ruhestrom in zwei Stufen verringern lässt. Obwohl der TLE9267QX im Sleep-Modus nur einen Ruhestrom von wenigen Mikroampere aufnimmt, ist dennoch stets das Wecken des Bausteins möglich. Je nachdem, in welchem Modus sich das Steuergerät befindet, sind unterschiedliche Funktionen aktiviert beziehungsweise deaktiviert. Da der SBC als Zustandsmaschine arbeitet, kann er sich nur in jeweils einem der insgesamt sechs Betriebszustände befinden. Dies stellt die Funktion des Bausteins während des Betriebs sicher. Innerhalb der einzelnen Betriebsmodi lassen sich die jeweils möglichen Funktionen unterschiedlich konfigurieren.

Zwei Betriebsmodi dienen speziell der Fehlersicherheit: SBC-Restart-Modus und SBC-Fail-Safe-Modus. Wenn das System in einen instabilen Zustand geraten sollte, weil beispielsweise die Spannungsversorgung des Mikrocontrollers unter den erlaubten Minimalwert absinkt oder der integrierte Watchdog kein ordnungsgemäßes Trigger-Signal mehr empfängt, geht der Baustein in den Restart-Modus, der einen Reset des Mikrocontrollers durchführt und die Applikation wieder in einen definierten Zustand zurückführt.

Die zweite Sicherheitsebene ist der Fail-Safe-Modus, der beispielsweise dann aktiviert wird, wenn sich die Mikrocontrollerversorgung aus thermischen Gründen abschaltet oder Mehrfachfehler bei der Watchdog-Triggerung auftreten. Der Fail-Safe-Modus ist ein spezieller Sleep-Modus, in dem der Baustein so lange verweilt, bis er wieder per Wake-Up geweckt wird. Dadurch verbleibt die Applikation in einem sicheren Zustand. Ein Fail-Output-Ausgang sorgt für eine Notlauffunktion.

Darüber hinaus leisten integrierte Komparatoren zur Überwachung der Versorgungs- und Ausgangsspannungen einen wesentlichen Beitrag für den sicheren und stabilen Betrieb des Steuergeräts.

Im TLE9267QX befindet sich eine 16-bit-SPI-Schnittstelle, die mit 8-bit-Adressen und 8-bit-Daten arbeitet, wodurch sich eine hohe Kompatibilität mit Mikrocontrollern ergibt. Dies wiederum erleichtert dem Entwickler das Erstellen der Software sowie das Adressieren des System-Basis-Chips. Nach jedem Empfang von acht Adress-Bits und acht Daten-Bits sendet der TLE9267QX automatisch eine Statusmeldung an den Mikrocontroller. Dadurch muss der Mikrocontroller nicht mit einem Poll-Befehl zyklisch den Status des SBC abfragen. In einer derartigen Statusmeldung informiert der SBC den Mikrocontroller dann entweder, dass alles in Ordnung ist oder dass ein Problem beziehungsweise ein Fehlerzustand wie beispielsweise Übertemperatur eingetreten ist. Dies vereinfacht die Software und verringert gleichzeitig die Belastung des Mikrocontrollers. Somit erfolgen die Konfiguration des Bausteins, inkl. Selec-tive-Wake-Konfiguration, sowie die Diagnose- und Statusmeldungen über die SPI-Schnittstelle.

Der TLE9267QX besitzt ein 7 mm × 7 mm großes PG-VQFN-48-Standardgehäuse, das aufgrund der exponierten verzinnten Kupferfläche auf der Unterseite eine besonders gute thermische Leistungsfähigkeit aufweist. Infineon hat als einer der ersten Halbleiterhersteller dieses Gehäuse mit dem Merkmal Lead Tip Inspection umgesetzt, das eine optische Inspizierbarkeit (AOI) ermöglicht und damit die Möglichkeit schafft, auf Röntgenkontrolle (AXI) zu verzichten. Eine In-spektion lässt sich somit schneller und kosteneffektiver durchführen.