Allegro MicroSystems
ASIL-D-PMIC integriert Radgeschwindigkeitssensorik
Der Single-Chip A81415 von Allegro MicroSystems vereint Sensorik mit einer vollständigen ASIL-D-Sicherheits-PMIC-Architektur und vereinfacht das Design von Brake-by-Wire-Systemen erheblich, wobei bis zu neun Komponenten eingespart werden.
Der A81415 von Allegro MicroSystems ist laut Unternehmensangabe branchenweit das erste ASIL-D-zertifizierte Power-Management-IC (PMIC) mit integrierter Radgeschwindigkeitssensor-Schnittstelle. Das Bauteil bietet Entwicklern elektromechanischer Bremssysteme (EMB) eine deutlich vereinfachte Leistungs- und Sensorplattform, die sämtliche Funktionen auf einem einzigen Chip vereint.
EMB entwickelt sich rasch zu einer grundlegenden Fahrwerkstechnologie in softwaredefinierten Fahrzeugen. Doch während sich der Schwerpunkt der Entwicklung in der Automobilindustrie weitgehend auf die Zentralisierung von Rechenplattformen legt, findet der eigentliche Bremsvorgang am Rad statt. Dieser Einbauort stellt hohe Anforderungen an die Elektronik der Radmodule (Corner Modules): Sie muss ausfallsichere Stromversorgung und präzise Raddrehzahldaten in beengten, vibrationsanfälligen und thermisch beanspruchten Räumen liefern – und dabei gleichzeitig die höchsten Anforderungen an die funktionale Sicherheit erfüllen.
Derzeit sind Entwickler gezwungen, ein generisches Safety-PMIC, separate Radgeschwindigkeitsdecoder sowie diskrete Leistungskomponenten miteinander zu kombinieren. Dieser Ansatz führt nicht nur zu höheren Kosten und beansprucht wertvolle Leiterplattenfläche, sondern vervielfacht auch die potenziellen Ausfallstellen – genau dort, wo Zuverlässigkeit entscheidend ist.
Ein Baustein für genau diesen Einsatzzweck
Mit seiner integrierten Schnittstelle für Raddrehzahlsensoren (WSSI) decodiert der Sicherheits-PMIC A81415 Standard-2-Level-, 2-Level-Pulsweitenmodulations- (PWM) und 3-Level-AK-Protokolle (Standard und hochauflösend) ohne komplexe analoge Schaltungen oder einen separaten Decoder-IC. Ein vollständig integrierter Buck-Boost-Vorregler, fünf Low-Dropout-Regler (LDO) sowie eine Ein-Induktivitäts-Architektur ohne externe Schalter oder Dioden ermöglichen es, bis zu neun externe Bauteile einzusparen. Das ermöglicht Einsparungen bei den Halbleiter-BOM-Kosten von bis zu 4 US-Dollar pro Fahrzeug. Dieser hohe Integrationsgrad schafft zugleich mehr als 50 % zusätzliche nutzbare Leiterplattenfläche und eröffnet wertvollen Gestaltungsspielraum im Bremssattel.
Da der PMIC die physikalische Ebene der Raddrehzahldaten intern verarbeitet und die dekodierten Daten direkt über die serielle Peripherieschnittstelle (SPI) bereitstellt, reduziert der A81415 die Latenz im sicherheitskritischen Regelkreis und setzt Rechenkapazität des Mikrocontrollers für eine schnellere Bremsreaktion frei. Rauscharme Versorgungsschienen sind speziell auf die Versorgung der Winkelsensoren von Allegro abgestimmt und stellen sicher, dass die gesamte Signalkette für Kommutierung und Klemmkraft als ein zusammenhängendes, hochauflösendes System vom Rad bis zum Bremssattel optimiert ist.
Der direkte Weg zur 48-V-Architektur
Ein echtes elektromechanisches Bremssystem (EMB) stellt höchste Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. Basierend auf Allegros firmeneigenem Automotive-Grade-0-Prozess und in Kombination mit dem Vorregler APM81815 sowie 48-V-Gate-Treibern bildet der A81415 einen vollständigen, ausfallsicheren Chipsatz. Dieser modulare Ansatz bietet Tier-1-Zulieferern einen schnellen Weg, bewährte 12-V-Bremsarchitekturen direkt auf 48-V-Radmodule der nächsten Generation zu migrieren – ohne Neukonzeption oder sperrige externe Transientenschutzvorrichtungen.
A81415 – Merkmale und Vorteile:
Integrierte Radgeschwindigkeitserfassung: Der integrierte WSSI-Decoder entschlüsselt 2-Level-, PWM-, AK- und hochauflösende Protokolle und eliminiert einen separaten Decoder-IC.
Kosten- und Platzersparnis: Eliminiert bis zu neun externe Komponenten, wodurch pro Fahrzeug bis zu 4,00 US-Dollar an Halbleiter-BOM-Kosten und über 50 % der Leiterplattenfläche eingespart werden.
ASIL-D- und AEC-Q100-zertifiziert: Zwei Watchdogs und eine integrierte Fehlerbehandlung erfüllen die höchsten Sicherheitsstandards, ohne dass externe Schutzschaltungen erforderlich sind.
Skalierbar von 12 V auf 48 V: Unterstützt 12-V-Systeme und ermöglicht in Kombination mit dem Vorregler APM81815 einen einfachen Upgrade-Pfad auf 48-V-Radmodule.