Um dieses in 48-V-Systemen nützliche Spannungsverhältnis zu erreichen, arbeitet der Baustein mit der proprietären Pulsregelungs-Technologie, die Rohm unter dem Namen Nano Pulse Control entwickelt hat.

Bastian Lang (links) und Dr. Michael Davis (European R&D Director) von Rohm über 48-V-Systeme: „Den Anspruch aus hohem Übersetzungsverhältnis und hoher Schaltfrequenz kann bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen.“

Bastian Lang (links) und Dr. Michael Davis (European R&D Director) von Rohm: „Den Anspruch aus hohem Übersetzungsverhältnis und hoher Schaltfrequenz kann bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen.“ Alfred Vollmer

„Durch den Einsatz von hochspannungsfesten BiCDMOS-Prozessen und einer besonders schnellen Impulsregelung erzielt Rohm eine bisher unerreichte Einschaltzeit von nur 9 ns“, bringt Bastian Lang, Marketing Manager im European Design Center bei Rohm, die Kerndaten auf den Punkt. „Die neue Technologie ermöglicht eine einstufige Spannungswandlung in 48-V-Systemen, wie sie in Mild-Hybrid-Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Damit wird bei 2 MHz Schaltfrequenz der Bauteileaufwand halbiert, was den Platzbedarf in der Applikation verringert und das Systemdesign vereinfacht.“ Die hohe Schaltfrequenz gestattet zudem den Einsatz kleinerer externer Bauteile wie zum Beispiel Spulen und Ausgangskondensatoren.

Nano Pulse Control

Die Bezeichnung „Nano Pulse Control“ bezieht sich auf die ultraschnelle Impulsregelungs-Technologie, die durch die Kombination aus analogem Schaltungsdesign, Layout und Prozessen aus dem vertikal integrierten Produktionssystem von ROHM implementiert wurde. Die Technologie trägt zu einer erhöhten Miniaturisierung 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.

Mit Hilfe der Nano Pulse Control erzielt Rohm bei 48-V-Systemen mit 2 MHz Wandlungsrate ein Abwärts-Wandlungsverhältnis von 24:1.

Mit Hilfe der Nano Pulse Control erzielt Rohm bei 48-V-Systemen mit 2 MHz Wandlungsrate ein Abwärts-Wandlungsverhältnis von 24:1. Rohm Semiconductor

Trend zu 48-V-Systemen

Energieverbrauch und Umweltfreundlichkeit sind treibende Kraft stetiger Innovation in der Autoindustrie. Mild-Hybrid-Fahrzeuge mit 48-V-Systemen erreichen durch optimierte Leistungsverteilung einen messbar niedrigeren Energie- und damit Kraftstoffverbrauch, was wiederum den CO2-Ausstoß senkt. Steigender Komfort in den Automobilen durch aktive Systeme wie Break-by-Wire oder EPS 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, was sich negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Die 48-V-Technologie senkt den zu übertragenden Strom um ein Viertel und reduziert dadurch die Verluste im Kabelbaum.

Um die Elektronik und Sensorik im Automobil zu versorgen, werden auf Systemebene typischerweise Spannungen zwischen 1 V und 5 V benötigt. Das bedeutet, dass eine Wandlung der 48-V-Busspannung auf die niedrigeren Spannungen erforderlich ist. Gleichzeitig ist der Betrieb des DC/DC-Wandlers bei 2 MHz sinnvoll, um sowohl oberhalb der AM-Radiofrequenzen (maximal 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 bis dato kein Stromversorgungs-IC bedienen“, betont Bastian Lang mit dem Hinweis, dass eine zweistufige Lösung

diese Forderungen zwar erfülle, jedoch mit diversen Nachteilen verbunden sei, zu denen beispielsweise erhöhter Platzbedarf, mehrere Bauteile, komplexere Systeme etc. gehörten. „Mit dem BD9V100MUF-C bietet ROHM nun eine Lösung zur einstufigen Spannungswandlung.“

Technische Details

Zu den technischen Spezifikationen des 4,0 mm x 4,0 mm x 1,0 mm (B x T x H) großen Gleichspannungswandlers BD9V100MUF-C gehören ein Eingangsspannungsbereich von 16 V bis 60 V, ±2 % genaue Ausgangsspannungen von 0,8 V bis 5,5 V und eine Schaltfrequenz von 1,9 bis 2,3 MHz. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 1 A. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C und +125 °C.