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Elektronik automot ive 21 ElEktromobilität halten und als Energiequelle für kleinere Verbraucher und Infotainmentsysteme dienen kann Dennoch kann dieser Wandler bidirektional arbeiten sodass die 12-V-Batterie in einigen Fällen die 48-V-Batterie teilweise aufladen kann um dem Fahrzeug die nötige Autonomie zum Anfahren der nächsten Werkstatt zu verleihen [1 4] Der besagte Wandler weist in der Regel die folgenden Spezifikationen auf ➔ ➔ Ausgangsleistung 2 kW bis 3 3 kW im Buck-Modus bzw bis zu 1 5 kW im Boost-Betrieb ➔ ➔ Ausgangsstrom ca 250 A ➔ ➔ Ausgangsspannung 12 Vbis 14 V ➔ ➔ Eingangsspannung 24 Vbis 56 V ➔ ➔ Wirkungsgrad über 93 % In Bild 1 ist die Blockschaltung eines solchen mehrphasigen DC DC-Abwärtswandlers dargestellt In die Verbindung zur 48-V-Batterie ist ein Sicherheitsschalter eingefügt um das System im Störungsfall elektrisch trennen zu können Dieser Schalter wird üblicherweise aus parallelgeschalteten 80-V-MOSFETs mit groß dimensionierten Chips einem niedrigen statischen Drain-Source-Widerstand R DS on und hoher Stromfestigkeit gebildet Der als Power-Modul konstruierte Gleichspannungswandler besteht aus einem Halbbrücken-Treiber mit eingebautem Komparator zur Stromerfassung der aus Leistungs-MOSFETs gebildeten Halbbrücke HB sowie einer Steuereinheit zum Synchronisieren Aktivieren und Regeln der Interaktion und Aktivierung der einzelnen Phasen gemäß dem jeweiligen Belastungszustand Zusätzlich übernimmt die Steuerung das Abschalten des Systems falls es zu gefährlichen Übergangszuständen kommt Schließlich ist ein weiterer Sicherheitsschalter zum Trennen der 12-V-Batterie vorhanden Er setzt sich aus mehreren parallelgeschalteten Zweigen aus antiparallel geschalteten 40-V-MOSFETs mit sehr geringem R DS on zusammen Die Systemarchitektur insgesamt enthält zudem weitere Schutzfunktionen gegen Überströme in einzelnen Phasen sowie gegen Überspannungen am Ausgang bei unterbrochener Verbindung zur Batterie [2 4] In dieser Topologie beeinflusst der highseitige HS-MOSFET der mit Blick auf die Schalteigenschaften und das Störungsaufkommen des Wandlers optimiert ist die Effizienz bei geringer Last Der lowseitige LS-MOSFET dagegen ist für minimale Leitungsverluste optimiert und steigert somit die Effizienz bei hoher Ausgangsleistung Anleitung zum Auswählen der MOSFETs Die grundlegenden Kriterien zum Auswählen der richtigen MOSFETs für einen von 48 Vauf 12 Vwandelnden Gleichspannungswandler gehen aus Tabelle 1 hervor Den besten Kompromiss zwischen Minimierung der Schaltverluste und Optimierung der Leitungsverluste erhält man wenn man als LS-MOSFET einen Baustein mit niedrigem statischem R DS on einsetzt während als HS-MOSFET ein Bauelement mit geringer Gate-Drain-Ladung Qgd zum Einsatz kommt Diese Bild 1 Blockschaltbild eines mehrphasigen DC DC-Abwärtswandlers Bild STMicroelectronics Bild 2 Verlauf des Kapazitätsverhältnisses Crss Ciss bei der Serie STripFET F7 und Bausteinen früherer Baureihen Bild STMicroelectronics