Das 14/48-V-Bordnetz aus Sicht eines Halbleiterherstellers
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DAS 14/48-V-BORDNETZ AUS SICHT EINES HALBLEITERHERSTELLERS Mit dem Aufkommen des 14/48-V-Bordnetzes bei Pkw müssen die Anforderungen für Halbleiterbausteine, die direkt mit dem Spannungsversorgungsnetz und den bordeigenen Kommunikationsnetzwerken verbunden sind, neu definiert und angepasst werden. Die ams AG beschreibt, was es aus Sicht eines Halbleiterherstellers zu beachten gilt.
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Mobilität erhalten ... AUTOREN
HARALD GALL ist Produktmanager bei der ams AG in Unterpremstaetten.
MARTIN KNAIPP ist Prinicipal Engeineer TCAD and Device R&D bei der ams AG in Unterpremstaetten.
GEORG ROEHRER Principal Engineer TCAD and Device R&D bei der ams AG in Unterpremstaetten.
WOLFGANG REINPRECHT ist Prinicipal Engineer ESD/EOS bei der ams AG in Unterpremstaetten.
06I2013
8. Jahrgang
MOTIVATION
Die Einführung des 48-V-Bordnetzes in Pkws wird zur Reduzierung von Leistungsverlusten und CO2-Emissionen beitragen. Denn spätestens der Energiebedarf der neuen Hochlastverbraucher kann nicht mehr gedeckt werden. Das birgt Sicherheitsrisiken: wie im Beispiel einer Kurvenfahrt, bei der die elektrische Servolenkung, das elektronische Stabilitätsprogramm und das aktive Fahrwerk gelichzeitig unterbrechungsfrei mit Strom versorgt werden müssen. Die maximale Betriebsspannung des 48-V-Bordnetzes wird heute mit 54 V angegeben, allerdings werden die Spannungsnennwerte von Elektronikkomponenten zukünftig erheblich darüber liegen müssen. Momentane Überspannungen, die bei Stromversorgungen im automobilen Umfeld häufiger vorkommen, dürfen elektronische Bauelemente nicht zerstören.
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HERAUSFORDERUNGEN
Zu den Herausforderungen bei der Auslegung der Stromversorgung gehören: : Bauart und Dimensionierung des Generators und des Energiespeichers : Steuerung- beziehungsweise Regelungsmechanismen für mehr Energieeffizienz und robuste Energieversorgung : Kopplung der Spannungsebenen und Art des DC/DC-Wandlers und des Informationsaustausches zwischen den Spannungsebenen : Schutzmaßnahmen gegen Kurzschlüsse : Durchschlagspannung für die Halbleiterbausteine in den jeweiligen Spannungsebenen. Trotz der höheren Anforderungen gilt es, die Systemkosten so gering wie möglich zu halten. Günstig ist, dass die 14- und 48-V-Netze vorzugsweise über die Karosserie geerdet sind (im Gegensatz zu HV-Systemen jenseits 60 V) und eine galvanische Trennung für die Entkopplung der Spannungsebenen in den Steuereinheiten oder integrierten Schaltungen komplett vermieden werden kann. ❶ zeigt einen Systementwurf mit einem bidirektionalen DC/DC-Wandler, über den die zwei Niederspannungsebenen 14 und 48 V miteinander verbunden sind.
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