Interview über DC/DC-Abwärtswandler „Energiewandler der besonderen Art“

Rohm gehört zu den führenden Herstellern von elektronischen Komponenten mit besonderem Fokus auf Analog-Technologie. Weshalb sind Sie in diesem Bereich so stark?

Andreas Thamm:

Seit der Entwicklung der ersten ICs in den 1970er-Jahren hat Rohm eine Vielzahl von Produkten für den Consumer-Bereich entwickelt. Basierend auf dieser Expertise ist ein Drei-Säulen-Inhouse-Entwicklungssystem entstanden, das aus Schaltungsdesign, Layout und Prozessen besteht. Im Laufe der Jahre hat Rohm den Schwerpunkt der Produktentwicklung auf den Automobil- und Industriesektor verlagert. Die über Jahrzehnte gewonnen Erfahrung in Analog-Technologien hat zu einem umfangreichen Produktportfolio in diesem Sektor geführt. Auch in Zukunft wird diese Technologie konsequent weiterentwickelt werden und ihren Weg, zum Beispiel in Spannungsversorgungs-ICs für Antriebslösungen und ADAS-Anwendungen, finden. Diese Applikationen benötigen ein besonders hohes Integrationslevel, um funktionale Sicherheit zu gewährleisten. Rohm integriert in diesem Bereich analoge Sicherheitsfunktionen besonders platzsparend und kosteneffizient – sehr zur Freude unserer Kunden.

Rohm hat mit dem BD9G500EFJ einen neuartigen DC/DC-Abwärtswandler entwickelt. Was ist das Besondere an diesem Wandler beziehungsweise welche Features bietet dieser Wandler-Chip?

Heute verfügbare DC/DC-Wandler bieten üblicherweise einen Eingangsspannungsbereich bis zu 32 V an. Mit der Entwicklung des BDG900EFJ reagiert Rohm auf die wachsenden Marktanforderungen hinsichtlich höherer Eingangsspannungen. Der neue Wandler arbeitet mit einer Weitbereichs-Eingangsspannung von 7 bis 76 V_DC, wodurch Transienten bis zu 80 V_DC ermöglicht werden. Seine „Current Mode Control“-Regeltopologie erlaubt eine stabile Ausgangsspannung mit einem maximalen Ausgangsstrom von 5 A. Je nach Beschaltung des BD9G500EFJ kann auch eine negative Ausgangsspannung erzeugt werden, wodurch analoge Schaltkreise beim Einsatz zweier dieser ICs mit zum Beispiel ±15 V versorgt werden können.

Sie haben in dem Wandler einen Highside-Power-MOSFET integriert. Welche Vorteile bringt das für die Entwickler von Leistungselektroniksystemen?

Die Verwendung des BD9G500EFJ mit einem integrierten MOSFET reduziert die Aufwände bei der thermischen Optimierung der Leiterkarte, da ein zusätzlicher externer MOSFET zu einer erhöhten Wärmeausbreitung auf der Leiterkarte führen würde. Gleichzeitig reduziert ein interner MOSFET die Stückliste des Schaltreglers, wodurch Kosten in der Endanwendung eingespart werden. Die Integration eines MOSFETs mit einem geringem RDS(on) bietet zudem Vorteile in der Erhöhung des Wirkungsgrades. Mit einem internen MOSFET entfallen außerdem zusätzliche Leiterbahnen und unnötige Leiterschleifen, wodurch eine reduzierte elektromagnetische Abstrahlung erreicht wird.

Unerwünschte Transienten können einen DC/DC-Wandler empfindlich stören. Welche schaltungstechnischen Maßnahmen besitzt dieser Chip, um dies zu verhindern? Können Sie diese kurz im Detail erläutern?

Der erhöhte Eingangsspannungsbereich des BD9G500EFJ-Wandlers von bis zu 76 V schafft eine Robustheit gegenüber Transienten, die beispielsweise auf einer 48-V-Backplane bis zu 80 V betragen können. Die Funktionsweise wird zum einen durch seinen weiten Eingangsspannungsbereich und zum anderen durch eine zusätzliche interne Schottky-Diode im Eingangskreis des BD9G500EFJ sichergestellt. So werden Transienten bis zu 80 V gegen Masse kurzgeschlossen und gewährleisten eine robuste Spannungsversorgung ohne Ausfall. Zusätzliche Schaltungsschutzbauteile entfallen dadurch in der Endanwendung, wodurch wiederum die Stücklistenkosten reduziert werden und Fläche auf der Leiterplatte eingespart wird.

Für welche Applikationen ist der neue DC/DC-Wandler besonders gut geeignet und warum?

Bei industriellen Steuerungssystemen sind 24-V- und 48-V-Netzteile aufgrund des höheren Strombedarfs alltäglich geworden. Der DC/DC-Wandler BD9G500EFJ bietet ausreichend Strom für Niederspannungsversorgungen, die in batteriebetriebenen Anwendungen wie E-Bikes und Elektrowerkzeugen verwendet werden. Darüber hinaus bietet er mit einem absoluten Maximum von 80 V eine hervorragende Konstruktionsspanne für Produkte, die 48 V_DC verwenden, wie zum Beispiel industrielle Basisstationen und Server. Sein erweiterter Temperaturbereich von -40 bis 125 °C sowie seine Langzeitverfügbarkeit von zehn Jahren ab Start der Massenproduktion prädestinieren ihn für den Einsatz in industriellen Anwendungen.

Gerade in Krisenzeiten, wie aktuell die Corona-Pandemie verdeutlicht, sind stabile Lieferketten für die produzierenden Unternehmen essenziell. Wie schafft es Rohm, zuverlässige Lieferbedingungen zu realisieren?

Rohm hat ein vertikal integriertes Produktionssystem etabliert, in dem alle Prozesse, vom Ziehen des Siliziumbarrens bis hin zur Kommerzialisierung, komplett im eigenen Haus durchgeführt werden, was die Produktion in hohen Stückzahlen und hoher Qualität gewährleistet. Gerade in Krisenzeiten sind wir dadurch weitestgehend unabhängig von Zulieferern und Subunternehmen und können flexibel auf Marktveränderungen reagieren. Um der starken Nachfrage gerecht zu werden, stimmen wir uns eng mit unseren Kunden ab, optimieren die Lieferkette einschließlich des Produktionssystems und streben eine stabile Versorgung an.

Warum sollten Elektronikhersteller auf Rohm-Produkte setzen? Was machen Sie besser als Ihre Mitbewerber?

Durch den hohen Integrationsgrad unserer Fabriken sind wir gegenüber anderen Herstellern, die viele Produktionsschritte auslagern, im Vorteil. Rohm kann damit sehr engmaschige Qualitätskontrollen durchführen, um den hohen Qualitätsanspruch zu sichern und die gesamte Lieferkette im Sinne des Kunden optimieren. Der Kunde und seine Bedürfnisse sind für uns von größter Bedeutung – vom technischen Support während der Design-In-Phase neuer Produkte bis hin zu verlässlichen Lieferzeiten.