STMicroelectronics

Wie isolierte Abwärtswandler Materialkosten senken können

Die für isolierte Abwärtsregler-Designs optimierten Gleichspannungswandler-ICs A6986I und L6986I von STMicroelectronics zeichnen sich durch einen weiten Eingangsspannungsbereich und eine niedrige Ruhestromaufnahme aus und gewährleisten damit einen robusten und energieeffizienten Betrieb in Automotive- und Industrie-Anwendungen bis zu einer Leistung von 5 W.

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Die isolierte Buck-Topologie bewirkt eine Senkung der Materialkosten in Systemen, die eine geregelte, nicht isolierte Primärspannung sowie mehrere isolierte Sekundärspannungen benötigen. Die Sekundärspannung wird dabei vom Windungsverhältnis des Übertragers bestimmt, sodass kein Optokoppler für die Regelung benötigt wird. Zu den gängigen Anwendungen gehört die Versorgung von Gatetreibern für SiC-MOSFETs und IGBTs, die asymmetrische, isolierte Versorgungsspannungen benötigen, sowie die Versorgung isolierter Schnittstellen wie zum Beispiel RS-232, I2C und SPI. 

Einsatz in der Antriebstechnik

Zu den typischen Anwendungen für die gemäß AEC-Q100 Grade-1 qualifizierten Wandler des Typs A6986I zählen Bord-Ladegeräte und Antriebe von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Die Eignung für ein Tastverhältnis von 100 Prozent und der weite Eingangsspannungsbereich von 4 V bis 38 V erfüllen die Kaltstart- und Lastabwurf-Bedingungen von Automotive-Systemen. Der für Industrie-Anwendungen konzipierte L6986I eignet sich ideal für Antriebe, die Spannungsaufbereitung von PV-Anlagen, unterbrechungsfreie Stromversorgungen und Schweißgeräte. 

Programmierbare Softstart-Funktion trifft auf impulsweise Stromerfassung

Zum Regeln der primären Ausgangsspannung arbeiten die Wandler im Forced-PWM-Modus mit Spitzenstromregelung. Eine erweiterte negative Strombegrenzung auf der Primärseite bietet zusätzliche Flexibilität, um mit einem typischen Übertrager-Windungsverhältnis einen geeigneten Sekundärstrom zu erzielen. Die programmierbare Softstart-Funktion der Bausteine verbessert die Zuverlässigkeit, während die impulsweise Stromerfassung für den Konstantstromschutz auf der Primärseite sorgt. Eine vorgegebene Stromerfassungs-Austastzeit von 300 ns filtert Oszillationen aus, die durch die Streuinduktivität des Übertragers verursacht werden, und gewährleistet eine höhere Stabilität während der high-seitigen Schaltvorgänge. Ein Überspannungs- und ein Überhitzungsschutz sind ebenfalls eingebaut, und zusätzlich sind Anschlüsse für die Synchronisation und das Festlegen der Schaltfrequenz herausgeführt. 

White Paper zum Thema

Evaluation Boards für schnellere Entwicklung 

Um eine zügigere Entwicklung von Automotive-Wandlern mit einem oder zwei Ausgängen zu ermöglichen, werden zwei Evaluation Boards angeboten. Während das STEVAL-A6986IV1 zwei isolierte Ausgänge (18 V und -4,5 V) besitzt, verfügt das STEVAL-A6986IV2 lediglich über einen isolierten 5-V-Ausgang. Diese Spannungen lassen sich anwenderseitig mithilfe externer Bauelemente einstellen. 

Die Industrie-Version L6986I ist zu Preisen ab 1,- US-Dollar lieferbar, die Automotive-Ausführung A6986I ab 1,87 US-Dollar (jeweils ab 1.000 Stück). Beide Bauelemente werden bereits produziert und besitzen ein thermisch optimiertes HTSSOP-16-Gehäuse. Die Evaluation Boards sind ebenfalls lieferbar.