Integrierte Stromversorgungskonzepte für ECU im Automobil

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Integrierte Stromversorgungskonzepte für ECU im Automobil

Porombka, L.

Grundbausteine der Automobilelektronik sind die Electronic Control Units (ECU). Eine ECU besteht aus verschiedenen Funktionsgruppen wie zentrale Steuer-/Speichereinheit (Microcontroller), Stromversorgung & Monitoring, Kommunikationsschnittstellen, Aktuator-Interfaces und Sensor-Interfaces. Die sehr unterschiedlichen Anforderungen an die Elektronik (hohe Rechenleistung bzw. Miniaturisierung beim Microcontroller gegenüber hoher Spannungsfestigkeit und Stromdichte bei der Funktionselektronik) haben zur Zwei-Chip-Lösung geführt. Eine solche ECU besteht aus einem Microcontroller und einem System-ASIC, das alle automobiltypischen Funktionen in sich vereint. Diese Zwei-Chip-Lösung bietet einen geringeren Systempreis durch kostenoptimierte Herstellungstechnologie bei höherer Flexibilität. Maßgeblichen Einfluß z.B. auf die verwendbare Spannungsreglertopologie haben die in den jeweiligen Fertigungstechnologien verfügbaren Leistungsbauelemente. Neben einer hinreichenden Spannungsfestigkeit (> 40 V) müssen diese Bauelemente vor allem robust und für hohe Stromdichten geeignet sein. Für drei mögliche Spannungsreglertopologien (Regler mit npn-Leistungstransistor, Low-Drop-Regler mit pnp-Leistungstransistor und Low-Drop-Regler mit PMOS-Leistungstransistor) werden die Vor- und Nachteile diskutiert. Eine optimale Topologie existiert aus technischer Sicht nicht. Unter Kostengesichtspunkten lassen sich Topologie und Fertigungstechnologie nur für ein konkretes Integrationsprojekt bestimmen.