Design und Optimierung eines Pre-Boosters für Automotive-Anwendungen (Teil 2)

Kfz-Stromversorgungen Design und Optimierung eines Pre-Boosters für Automotive-Anwendungen (Teil 2)

31.01.2017 | Autor / Redakteur: Matthias Ulmann * / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Der beim Motorstart entstehende Spannungseinbruch kann mit einem so genannten Pre-Booster vermieden werden – einem Aufwärtswandler, der dem eigentlichen System vorangeschaltet ist.

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Texas Instruments Deutschland GmbH

Gefahr für die Kfz-Elektronik: Während der Anlasser den Motor startet, entsteht wegen der hohen Ströme und des Innenwiderstands der Batterie unweigerlich ein Einbruch der Bordnetzspannung. Je nach Qualität und Temperatur der Batterie kann dieser Spannungseinbruch so gravierend sein, dass die elektronischen Systeme ihren Dienst einstellen.
(Bild: Texas Instruments)

In Teil 1 dieses Beitrags wurde das Problem des Spannungseinbruchs beim Motorstart beschrieben, die Auswirkungen eines Kaltstart-Prüfimpulses auf eine Automotive-Stromversorgung gezeigt und eine typische Spezifikation für einen Pre-Booster behandelt.

Hier in Teil 2 lesen Sie Ratschläge zur richtigen Auswahl aller benötigten Bauelemente. Weitere Themen sind die Reaktion eines Pre-Boosters auf einen Kaltstark-Prüfimpuls und die Auswirkungen seines Fehlerverstärkers.

In Teil 3 geht es um die Unterschiede zwischen den Betriebsarten und die Auswirkungen der Induktivität und der Kapazität auf die Leistungsfähigkeit.

Bildergalerie

Bild 1: Verlauf des Kaltstartimpulses „severe“

Bild 2: Die Stromversorgungs-Struktur in einem Auto hat die Form eines Baums.

Bild 4: Darstellung des kompletten Kaltstart-Impulses „severe“ am Pre-Booster

Bildergalerie mit 6 Bildern

Allgemeines zur Auswahl der Bauelemente

Mehrere Bauelemente des Boosters beeinflussen das Erreichen einer stabilen Ausgangsspannung beim Anlegen eines Prüfimpulses an den Eingang. Diese Bauelemente und ihre Auswahl sollen nun der Reihe nach durchgegangen werden.

Die Diode am Eingang verhindert Entladung der Eingangskondensatoren

Die Diode am Eingang verhindert, dass sich die großen Eingangskondensatoren C1 und C2 entladen, wenn der Prüfimpuls angelegt wird. Da in den meisten Fällen ohnehin ein Verpolungsschutz benötigt wird, gibt es diese Funktion quasi gratis.

Eine Schottky-Diode wie die Vishay SS5P5 (50 V, 5 A) bietet eine gute Leistungsfähigkeit und besitzt ein geeignetes Gehäuse zur Ableitung der Verlustwärme.

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