Kostengünstige Eingangskondensatoren genügen

Die großen Kondensatoren puffern die Eingangsspannung und machen die fallende Flanke des Prüfimpulses flacher. Sie haben großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit.

Die maximale Kapazität wird übrigens nicht nur durch den Platzbedarf und die Kosten der Kondensatoren eingeschränkt, sondern auch durch ihre Leckströme. Systeme dieser Art sind nämlich meist dauerhaft mit dem Bordnetz verbunden, und es ist eine bestimmte maximale Ruhestromaufnahme (meist im Bereich von 100 µA pro ECU) vorgeschrieben, die nicht nur den Boost-Controller selbst, sondern seine gesamte Schaltung betrifft.

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Verglichen mit dem Ausgang, ist am Eingang eines Boost-Wandlers, der im Continuous Conduction Mode (CCM) arbeitet (d. h. der Strom durch die Induktivität wird niemals Null), kein besonders hoher Wechselstromanteil zu beobachten, sondern es fließt vielmehr ein kontinuierlicher Strom, dem eine gewisse Welligkeit überlagert ist.

Da die Wechselstrombelastung der Eingangskondensatoren somit eher gering ist, können kostengünstige Elektrolyt-Kondensatoren mit höherem ESR und geringerer RMS-Strombelastbarkeit (z. B. die FK-Serie von Panasonic) verwendet werden.

Die erforderliche Nennspannung des FET hängt vom Hersteller ab. Einige Anbieter lassen für ihre Kondensatoren mit 35 V Nennspannung durchaus Spannungsspitzen bis 40 V zu, sodass nicht unbedingt ein Kondensator mit 50 V Nennspannung gewählt werden muss. Dies ist mit dem Hersteller abzuklären.

Die ISO-Norm 7637-2 definiert Impulse bis in den Bereich von 100 V. Diese werden von der Batterie großenteils auf 27 V oder 40 V abgeschwächt, doch ist die abschwächende Wirkung eher langsam. Deshalb können nach wie vor erhebliche Spannungsspitzen auftreten, weshalb viele OEMs in jedem Fall die Verwendung von Kondensatoren mit mindestens 50 V Nennspannung vorschreiben.

Der FET muss für 40 V ausgelegt sein

Im normalen Boost-Betrieb wird der FET mit relativ geringen Spannungen, aber einem hohen Strom konfrontiert. Leider muss er an seinem Eingang die Spannungsspitze von 40,0 V verkraften, sodass ein für 40 V ausgelegter FET benötigt wird, obwohl eine Version mit 20 V Nennspannung eigentlich ausreichend wäre.

Da die an den Eingang der Schaltung gelegte Spannungsspitze von 40,0 V durch das Eingangsfilter und die Ausgangskondensatoren abgeschwächt wird, ist es nicht notwendig, einen FET mit 60 V Nennspannung zu wählen, um eine zusätzliche Reserve zu haben.

Ein geringer Widerstand ist wesentlich wichtiger als eine hohe Schaltgeschwindigkeit, denn die Ströme sind hoch und die Spannung ist gering. Gleichzeitig muss auf die Gesamt-Gateladung des FET geachtet werden, um den Gatetreiber des Controllers nicht zu überlasten.

Der Shunt-Widerstand sollte klein sein

Der Shunt-Widerstand ist so klein zu wählen, dass der Überstromschutz bei den Stromspitzen nicht anspricht. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass das Berechnen des maximalen Stroms bei der minimalen Eingangsspannung nicht ausreicht, da es nur für den stationären Betriebszustand gilt.

Wie wir weiter unten noch sehen werden, ist der Spitzenstrom nämlich deutlich größer. Somit ist es sinnvoll, dessen Wert durch Messungen zu ermitteln, damit ein zu frühes Ansprechen des Überstromschutzes vermieden wird.

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