Rohm Nano Pulse 48 V

Der IC erzielt das industrieweit größte Abwärtswandlungsverhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung von 24:1. Bild: Rohm

| von Christian Klein

Energieverbrauch und Umweltfreundlichkeit sind treibende Kraft stetiger Innovation in der Autoindustrie. Mild-Hybrid-Fahrzeuge mit 48-V-Systemen erreichen durch optimierte Leistungsverteilung einen deutlich niedrigeren Energie- und damit Kraftstoffverbrauch, was wiederum den CO2-Ausstoß reduziert.

Steigender Komfort in den Automobilen durch aktive Systeme wie Break-by-Wire oder Electrical Power Steering erhöhen den elektrischen Energiebedarf. In traditionellen 12-V-Systemen muss die elektrische Energie auf niedrigem Spannungslevel zu den Verbrauchern transportiert werden, was erhöhte Verluste im Kabelbaum verursacht. Der Bedarf an dickeren Kupferkabeln steigert weiterhin das Gewicht, dies wirkt sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch aus. Die 48-V-Technologie senkt den zu übertragenden Strom um ein Viertel und reduziert dadurch die Verluste im Kabelbaum.

Weniger Platz durch einstufiges Konzept

Um die Elektronik und Sensorik im Automobil zu versorgen, werden auf Systemebene typischerweise Spannungen zwischen 1 V und 5 V benötigt. Das bedeutet, dass die 48-V-Busspannung auf die niedrigeren Spannungen gewandelt werden muss. Gleichzeitig ist der Betrieb des DC/DC-Wandlers bei 2 MHz sinnvoll, um sowohl oberhalb der AM-Radiofrequenzen (max. 1,84 MHz) und damit außerhalb des Störbereichs zu bleiben, als auch eine möglichst kompakte Lösung zu erreichen.

Den Anspruch aus hohem Übersetzungsverhältnis und hoher Schaltfrequenz kann nach Darstellung von Rohm Semiconductor bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen. Eine zweistufige Lösung erfüllt zwar diese Forderungen, ist jedoch mit diversen Nachteilen verbunden, zum Beispiel erhöhtem Platzbedarf, mehreren Bauteilen, komplexerer Systemgestaltung etc. Mit dem Gleichspannungswandler vom Typ BD9V100MUF-C bietet Rohm nun eine Lösung zur einstufigen Spannungswandlung.

Nano Pulse Control

Die Bezeichnung „Nano Pulse Control“ bezieht sich dabei auf die ultraschnelle Pulsregelungs-Technologie, die durch die Kombination aus analogem Schaltungsdesign, Layout und Prozessen aus dem vertikal integrierten Produktionssystem von Rohm implementiert wurde. Die Geschwindigkeit der Pulsregelung beträgt rekordverdächtige  9 Nanosekunden.

Die Technologie trägt zu einer erhöhten Miniaturisierung (zum Beispiel kleinere Spulen und Ausgangskondensatoren) sowie zur Vereinfachung der Systeme in 48-V-Applikationen bei, deren Spektrum von Mild-Hybrid-Fahrzeugen über Industrieroboter bis zu den Versorgungen in Basisstationen reicht.

Der neue einstufige Gleichspannungswandler mit integriertem MOSFET kann bei einer Schaltfrequenz von 2 MHz aus hohen Eingangsspannungen mit maximal 60 V Ausgangsspannungen von nur 3,3 V oder 5 V (minimal 2,5 V) erzeugen. Der IC erzielt damit das industrieweit größte Abwärtswandlungsverhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung von 24:1.

Wie Rohm mitteilt, liegen Muster des BD9V100MUF-C bereits vor, OEM-relevante Stückzahlen sollen ab Dezember 2017 verfügbar sein.