SolexDrive mit vier Mikro-Cores

Aktuatorspulen hochpräzise ansteuern

23. April 2013, 14:13 Uhr   |  Frank-Steffen Russ, Director Vertical Segment Automotive, EBV Elektronik

Aktuatorspulen hochpräzise ansteuern
© EBV Elektronik

Gemeinsam mit zwei großen Automobiltechnik-Unternehmen hat Freescale einen Chip entwickelt, mit dem sich Aktuatorspulen hochpräzise und effizient ansteuern lassen. Ab sofort ist der IC auch unter der Bezeichnung »SolexDrive« als EBVchip auf dem freien Markt erhältlich - exklusiv über EBV Elektronik.

Ohne EBV würden nur die beiden Automobilkunden den IC nutzen, obwohl der Baustein auch in vielen anderen Anwendungen diverse Design-Probleme elegant lösen kann. Das Grundprinzip von EBVchips besteht ja darin, neue Märkte und neue Möglichkeiten zu eröffnen, die zuvor nicht bestanden - und genau das ist EBV Elektronik auch hier wieder gelungen. Die Zielsetzung bei der Entwicklung von SolexDrive bestand darin, das bestmögliche IC zur Ansteuerung von Einspritzdüsen für Diesel- und Benzinmotoren mit besonders geringen Emissionen zu entwickeln. In dieser Automotive-Anwendung treibt SolexDrive externe MOSFETs, die wiederum mit den Injektoren verbunden sind. Bei diesen Injektoren handelt es sich im Prinzip um Aktuatorspulen allerhöchster Präzision.

Auf den ersten Blick ist es vielleicht ungewöhnlich, dass dieser ursprünglich aus der Automobil-Branche stammende Chip jetzt Teil des EBVchip-Programms ist, aber EBV Elektronik hat erkannt, dass auf dem Markt eine große Nachfrage nach Schaltungen zur Ansteuerung von hochpräzisen Aktuatorspulen besteht. Auch im Bereich der industriellen Aktuatorspulen gibt es nämlich interessante Anwendungsmöglichkeiten für SolexDrive, denn auf diesem Marktsektor spielte der Energiespar-Gedanken bisher noch keine so bedeutende Rolle wie im Bereich der Automobiltechnik, so dass die Möglichkeit, mit SolexDrive Energie zu sparen und dabei gleichzeitig die Präzision zu erhöhen, den EBV-Kunden einen echten Mehrwert bietet.

Kontinuierlich steuern statt nur »Auf« oder »Zu«

In vielen Applikationen gab es oft nur die Möglichkeit, ein Ventil so anzusteuern, dass es entweder auf oder zu ist. Eine exakte Dosierung ist mit einer derartigen digitalen On/Off-Steuerung nur sehr schwer möglich. Vor allem beim Abschalten kann bei der digitalen On/Off-Steuerung nämlich sehr leicht noch eine zusätzliche Menge der zu steuernden Substanz (zum Beispiel Wasser oder technisches Gas) durch das Ventil gelangen, was entweder zu Ungenauigkeiten bei der Dosierung oder zu unnötigem Verbrauch und damit zu Mehrkosten beziehungsweise Überstrapazierung von Ressourcen führt. Mit einer kontinuierlichen Steuerung ist auch eine exaktere Regelung möglich.

Bisher gab es zur Ansteuerung von Spulen oft nur die Funktionalitäten An oder Aus, aber mit SolexDrive besteht die Möglichkeit, eine hochpräzise Pulsbreitenmodulation zur exakten Steuerung der Spule einzusetzen. Je nach Anwendung kann es sich hierbei um die Ansteuerung einer linearen Spule handeln oder auch um die Ansteuerung eines Motors zur Drehzahlregelung in Gleichstrommotoren und Universalmotoren. In Kombination mit Highside- beziehungsweise Lowside-Treibern ergeben sich hier viele Möglichkeiten.

Bessere EMV, präzisere Dosierung

Von Notfällen einmal abgesehen, ist normalerweise kein besonders schnelles Verstellen eines Ventils notwendig. Gerade beim schnellen Verstellen, wie es im Rahmen einer digitalen On/Off-Steuerung der Fall ist, fließen hohe Ströme in die Spule. Die besonders hohen Einschaltströme verursachen dabei diverse schaltungstechnische Probleme: Zum einen müssen die Ansteuerungsbausteine inklusive ihrer Schutzschaltung entsprechend hoch dimensioniert sein und zum anderen entstehen durch die hohen Ströme auch beachtliche EMV-Probleme. Außerdem haben die großen Einschaltströme einen erheblichen (aber unnötigen) Energieverbrauch zur Folge und müssen zudem manchmal sogar noch kompensiert werden. Die sehr hohen Ströme beziehungsweise Rückströme/Gegenströme, denen die Aktuatorspulen im Rahmen einer digitalen On/Off-Ansteuerung ausgesetzt sind, beanspruchen diese Bauteile äußerst stark, so dass sie im Betrieb relativ häufig ausgetauscht werden müssen. Mit SolexDrive lassen sich diese hohen Stromspitzen über eine kontinuierliche PWM-Steuerung vermeiden, wodurch der EMV-Aufwand geringer wird, während die Präzision steigt und sich gleichzeitig die Lebensdauer der Aktuatorspulen signifikant erhöht, weil die durch Entladungen bedingten Probleme abnehmen.

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1. Aktuatorspulen hochpräzise ansteuern
2. SolexDrive in industriellen Anwendungen
3. Hintergrund: Ökodesign im Blick

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