Startseite > Distribution > Design-In > 48- und 12-Volt-Systeme im Tandem

Bidirektionale DC/DC-Controller

48- und 12-Volt-Systeme im Tandem

17. Mai 2019, 10:00 Uhr | Von Rich Miron, Applications Engineer bei Digi-Key Electronics

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Integrierter Start-Generator (ISG)

Anlasser und Lichtmaschine eines Automobils können durch einen elektronisch gesteuerten ISG ersetzt werden. Die drei Hauptmerkmale eines ISG sind Kraftunterstützung, Generierung von Elektrizität und Start-Stopp-Funktion. Ein ISG kann die Beschleunigung eines Fahrzeugs durch Generierung von elektrischer Energie durch Nutzbremsen unterstützen. Der durch Nutzbremsen generierte Strom lädt die 48-V-Batterie. Dies führt zu einer Kraftstoffersparnis und daher zu geringerer CO2-Emission. Darüber hinaus produziert der ISG elektrischen Strom, während der Motor läuft. Dies entspricht der Funktionsweise einer herkömmlichen Lichtmaschine. Schließlich kann der ISG den Verbrennungsmotor beim Anhalten des Fahrzeugs ausschalten, um Kraftstoff zu sparen und beim Treten auf das Gaspedal sofort wieder starten. Dies wird üblicherweise als Start-Stopp-System bezeichnet.

Ein ISG ermöglicht in diesem System einen weicheren Übergang beim Starten des Motors. Der LTC3871 kann durch ein einfaches Steuersignal übergangslos vom Abwärts- in den Aufwärtsmodus und umgekehrt geschaltet werden. Mit zwei getrennten Fehlerverstärkern, einem für die Uhigh-Regelung und einem für die Ulow-Regelung, ist eine unabhängige Feineinstellung der Schleifenkompensation für den Abwärts- und den Aufwärtsmodus möglich. Dies ermöglicht eine optimale Reaktion auf Spitzen. Im Abwärtsmodus ist der entsprechende Fehlerverstärker ITHlow aktiv und steuert den maximalen Induktionsstrom. Entsprechend ist im Aufwärtsmodus ITHhigh aktiv und ITHlow inaktiv. Während des Übergangs zwischen den Modi wird der interne Sanftanlauf zurückgesetzt und der ITH-Pin auf Stromstärkepegel 0 geparkt, um einen sanften Übergang in den neuen Modus zu gewährleisten.

Mehrphasenbetrieb

Mehrere LTC3871 können in Reihe geschaltet und mit Phasenverschiebung betrieben werden, um eine höhere Ausgangsstromstärke zu erzielen, ohne die Welligkeit der Eingangs- oder Ausgangsspannung zu erhöhen. Durch Verbindung des SYNC-Pins eines LTC3871 mit dem CLKOUT-Pin eines anderen LTC3871 kann das zweite Bauteil mit dem ersten synchronisiert werden. Durch Verbindung des CLKOUT-Signals mit dem SYNC-Pin der nächsten LTC3871-Stufe werden die Frequenz und die Phase des Gesamtsystems angeglichen. Durch Reihenschaltung können maximal zwölf Phasen gleichzeitig mit Phasenverschiebung betrieben werden.

Fazit

Der LTC3871 bringt einen neuen Leistungsschub sowie eine bessere Steuerung und eine Vereinfachung von dualen 48-V-/12-V-DC/DC-Automobilsystemen, da für die Abwärts- und Aufwärtswandlung dieselben externen Komponenten verwendet werden können. Er kann automatisch zwischen dem Abwärtsmodus, in dem 48 V auf 12 V herabgesetzt werden, und dem Aufwärtsmodus, in dem 12 V auf 48 V heraufgesetzt werden, umgeschaltet werden. Bei höherem Energiebedarf, z.B. beim Start des Motors, können bis zu zwölf Phasen parallel betrieben werden. Darüber hinaus kann der LTC3871 Energie für dieselbe Last aus beiden Batterien ziehen. Die zusätzliche 48-V-Batterie ist für einen bestimmten Teil der elektrischen Anlage des Fahrzeugs bestimmt. So wird die verfügbare Energie erhöht, das Gewicht der Verkabelung wird verringert und die elektrischen Verluste werden gesenkt. Durch diese zusätzliche Energie können neue Technologien eingesetzt werden, die die Fahrzeuge sicherer und effizienter machen und die CO2-Emission senken.