Automotive Sicherer, kontrollierter Energiefluss zu den Lastpunkten im Fahrzeug

Der High-Side-Gate-Treiber EiceDRIVER 2ED2410-EM ermöglicht neue Leitungsschutzfunktionen für eine verbesserte Stromverteilung im Fahrzeug.

Den zahlreichen Fahrerassistenzsystemen in Fahrzeugen obliegen auch sicherheitskritische Anwendungen und müssen deshalb eine entsprechend eine hohe Verfügbarkeit besitzen. Eine noch größere Bedeutung hat die Implementierung automatisierter Fahrfunktionen, weil dort besonders hohe Anforderungen an ihre Betriebssicherheit gestellt werden. In der primären Energieverteilung müssen daher Sicherheitselemente eingeführt werden, die eine schnelle Fehlerisolierung in weniger als 100 µs ermöglichen. Sicherungen können diese Anforderung nicht erfüllen, weshalb eine teilweise oder vollständige Elektrifizierung der primären Energieverteilung in Betracht gezogen werden muss. Zusätzlich sind moderne Fahrzeuge mit einer zunehmenden Anzahl von Anwendungen zur Verbesserung des Fahrer- und Beifahrerkomforts ausgestattet.

Elektronischen Leistungsverteiler versorgen solche Anwendungen und ermöglicht einen sicheren und kontrollierten Energiefluss von der Quelle zu den verschiedenen Lastpunkten im Fahrzeug. Eine der größten Herausforderungen für Entwickler besteht heute darin, die Kosten, die Länge, das Gewicht und die Komplexität des Kabelbaums zu reduzieren. Um den gestellten Sicherheitsanforderungen zu begegnen, entwickelte Infineon den EiceDRIVER 2ED2410-EM, einen intelligenten High-Side-MOSFET-Gate-Treiber für 12/24-V-Automotive-Anwendungen mit integriertem Kabelschutz. Dieser Gate-Treiber ist die Ergänzung zu den 40/60-V-OptiMOS-MOSFETs von Infineon.

Abschaltung innerhalb von Mikrosekunden

Der neue Gate-Treiber hat zwei Ausgangskanäle für zwei unterschiedliche MOSFET-Strukturen, entweder mit gemeinsamer Back-to-Back-Source und einem Vorladepfad oder mit gemeinsamem Back-to-Back-Drain. Der höhere Gate-Strom des Treibers zum Ein- und Ausschalten ermöglicht es, die Anzahl der MOSFETs zu erhöhen, damit größere Lastströme bewältigt werden können. Selbst bei mehreren hundert Ampere sorge er für eine schnelle Abschaltung innerhalb von Mikrosekunden, wohingegen klassische Sicherungen erst nach einigen Millisekunden reagierten, sagt Infineon. Der Treiber kann bereits bei 3 V betrieben werden – derart niedrige Spannungen können bei einem Kurzschluss auftreten, bevor die fehlerhafte Last abgeschaltet wird.

Für Schutzzwecke hat der EiceDRIVER 2ED2410-EM drei analoge Messschnittstellen und vier integrierte Komparatoren. Dadurch sind flexible und vielseitige Lösungen für verschiedene Anforderungen möglich, darunter unter anderem ein einstellbarer I-t-Kabelschutz, Überstromschutz sowie Über-/ Unterspannungsschutz. Ströme können in beide Richtungen gemessen werden, während gleichzeitig die Drain-Source-Spannung überwacht wird, um Zustände wie eine offene Last am Ausgang zu erkennen, beschreibt Infineon den Nutzen.

Ruhestromaufnahme wenige Zehntel µA

Die einstellbare Kabelschutzfunktion hilft, den kleinstmöglichen Leitungquerschnitt für das entsprechende Lastverhalten auszuwählen. In der Vergangenheit mussten Leitungen mit einer Durchmessermarge von bis zu 30% gegenüber dem tatsächlichen Bedarf ausgelegt werden, um die Toleranz und den Alterungseffekt von klassischen Sicherungen zu berücksichtigen. Um die Entladung der Batterie bei geparktem Fahrzeug zu minimieren, verfügt das Bauteil über eine geringe Ruhestromaufnahme von wenigen Zehntel µA.

Verfügbarkeit: Der 2ED2410-EM befindet sich in der Produktion, ist PRO-SIL ISO26262-ready und es wird ein Sicherheitsanwendungshinweis hierfür bereitgestellt, um die Evaluierung von Hardware-Elementen gemäß ISO 26262 zu unterstützen. Um den Design-In-Prozess zu beschleunigen, können verschiedene Evaluierungsboards bestellt werden, darunter das EB 2ED2410 3M.

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