Infotainment So halten Sie den Standby-Strom von Speichern im Auto niedrig

Autor / Redakteur: David Gilbert * / David Franz

Infotainmentsysteme im Auto sollen beim Start möglichst schnell hochfahren. Doch dazu müssen die Speicher ständig mit Strom versorgt werden – und zwar ohne die Starterbatterie merklich zu belasten.

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Damit Navi & Co. im Auto schnell starten: Die Abwärtsregler der Familie LT8610 versorgen Speicherbausteine höchsteffizient mit Strom.
Damit Navi & Co. im Auto schnell starten: Die Abwärtsregler der Familie LT8610 versorgen Speicherbausteine höchsteffizient mit Strom.
(Bild: Linear Technology)

Beim Laptop oder Smartphone weiß man beim Einschalten, dass Geduld gefragt ist – schließlich erfordert das Booten nun einmal seine Zeit. Im Auto dagegen möchte man sofort Zugriff auf Navigation, Infotainment & Co. haben. Und das funktioniert sogar, denn die Autohersteller fordern von ihren Zulieferern möglichst kurze Start-up-Zeiten. Die lassen sich erreichen, wenn man beispielsweise die DRAMs ständig mit Strom versorgt, und zwar auch wenn die Zündung ausgeschaltet ist.

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Die DDR3-Speicher im Auto arbeiten an 1,5 V mit Spitzenströmen über 2 A – vorzugweise erzeugt mit hocheffizienten DC/DC-Wandlern, um die Wärmeentwicklung zu reduzieren. In diesen Applikationen ist die Effizienz bei leichten Lasten ein wichtiges Kriterium, um die Batterielaufzeit möglichst zu verlängern, wenn das Auto nicht läuft. DDR-Speicher ziehen 1 bis 10 mA aus der 1,5-V-Versorgung im Standby – aber 10 mA sind absolut nicht akzeptabel, wenn das Auto längere Zeit parkt.

Keine Linearregler bei gleichem Ein- und Ausgangsstrom

Linearregler scheiden aus, wenn Eingangs- und Ausgangsstrom gleich sind. Andererseits zieht ein Abwärtsschaltregler weniger Eingangsstrom als er Ausgangsstrom liefert, und zwar im Verhältnis des Übersetzungsverhältnisses:

Iin = 1/η (Vout Iout)/Vin

Mit η als Effizienzfaktor (0 bis 1).

Bild 1 zeigt, dass der synchrone Abwärtsschaltregler LT8610AB bei 1 mA Last eine Effizienz von rund 83% erzielt. Bei einer Batteriespannung von 12 V und einem Laststrom von 1 mA bei 1,5 V liegt der kalkulierte Eingangsstrom bei nur 151 µA.

Direkte DC/DC-Wandlung von 12 auf 1,5 V

Die Bausteine LT8610A und LT8610AB sind monolithische, synchrone Abwärtsschaltregler, die speziell für Automobilsysteme entwickelt wurden. Sie liefern 3,5 A bei einem Ruhestrom von nur 2,5 µA. Die externe Beschaltung ist einfach: Es werden keine zusätzlichen Halbleiter benötigt, nur preiswerte Keramikkondensatoren. Zudem hat das MSOP-Gehäuse leicht zugängliche Anschlüsse, die sich gut löten lassen und eine Inspektion zulassen. Mit einer typischen minimalen On-Zeit von 30 ns (45 ns max. garantiert) kann man einen kompakten Abwärtsschaltregler mit hoher Schaltfrequenz und einem großen Übertragungsverhältnis aufbauen. Bild 2 zeigt eine Applikation, die 3,5 A bei 1,5 V liefert. Die Schaltfrequenz ist zur Optimierung der Effizienz bei 475 kHz und liegt damit unter dem MW-Rundfunkbereich.

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Robustes Design und schnelle Komparatoren

Beide ICs passen gut in die Automotive-Umgebung. Die maximale Eingangsspannung von 42 V beherrscht Lastsprünge. Das robuste Design und schnelle Komparatoren schützen gegen Kurzschluss am Ausgang. Die minimale Eingangsspannung im Worst Case ist 3,4 V, der maximale Tastgrad liegt über 99% und die Dropout-Spannung beträgt typisch 200 mV bei 1 A. Damit bleibt der Ausgang auch beim Kaltstart geregelt. Bild 3 zeigt die minimale Eingangsspannung über der Temperatur.

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