Infineon untersucht in einem aktuellen Whitepaper, welche Anforderungen moderne On-Board-Charger (OBC) und HV/LV-DC/DC-Wandler an Mikrocontroller stellen. Das 15-seitige Paper ist als technische Auswahl- und Entscheidungsgrundlage für Mikrocontroller in OBC- und HV/LV-DC/DC-Anwendungen aufgebaut. Vorgestellt werden Markt- und Architekturtrends, technische Unterschiede der MCU-Familien bis zu konkreten Implementierungsbeispielen und einer abschließenden Auswahlempfehlung.
Zunächst beschreiben die Autoren die wesentlichen Entwicklungstrends: 11-kW-OBCs, höhere Batteriespannungen bis 800 V und darüber, Single-Stage-OBCs sowie die zunehmende funktionale Integration. Bei HV/LV-DC/DC werden unter anderem 48-V-Systeme, unterschiedliche Wandlertopologien und die Bedeutung der Teillasteffizienz betrachtet. Ein weiterer Schwerpunkt ist der Übergang von mehreren MCUs und DSPs zu stärker integrierten MCU-Konzepten. Anschließend werden die beiden MCU-Familien AURIC TC3 und TC4 anhand für Leistungselektronik relevanter Kriterien verglichen. Dazu gehören PWM-Auflösung, Reaktionszeit der analogen Komparatoren, Timer-Architektur und Rechenleistung.
Ein eigenes Kapitel quantifiziert, ab wann High-Resolution-PWM (HRPWM) erforderlich wird. Infineon leitet die notwendige PWM-Auflösung aus der effektiven ADC-Auflösung ab und stellt sie den möglichen Schaltfrequenzen gegenüber. Daraus ergibt sich die zentrale Orientierung: TC3x bis etwa 250 kHz, TC4x für höhere Frequenzen.
Den größten Abschnitt widmet Infineon der Modulation bei Single-Stage-OBCs. Behandelt werden unter anderem Vier-Schritt-Kommutierung, die Echtzeit-Auswahl verschiedener Schaltmuster und zusätzliche Schaltvorgänge bei unsymmetrischen Netzbedingungen. Danach geht es um die Regelung von HV/LV-DC/DC-Wandlern, insbesondere Peak Current Mode Control (PCMC). Das Whitepaper beschreibt die schnelle Komparatorfunktion, Rampengenerierung und Reaktionszeiten und zeigt die Unterschiede zwischen TC3x und TC4x. Für bestehende Architekturen mit getrenntem DSP und MCU stellt Infineon anschließend den PSoC Control C3 als ergänzende DSP-Option vor. Zum Schluss werden die Auswahlkriterien zusammengefasst. Das Dokument endet mit Literaturverweisen, Glossar und Revisionshistorie.
Redaktionell interessant: Das Whitepaper ist weniger eine allgemeine Einführung in OBCs oder DC/DC-Wandler als vielmehr ein technischer Entscheidungsleitfaden, der die Frage beantwortet: Welche MCU-Architektur ist für welche Schaltfrequenz, Regelstrategie und Integrationsstufe sinnvoll? (oe)
