Entwurf eines Interfaces als integrierte Hochspannungs-CMOS Schaltung für Kfz-Generatorspannungsregler mit programmierbarer Funktion

by Tobias Steinhilper

Wednesday Mar 6, 2019, 10:00 AM → 10:45 AM Europe/Berlin

R114 (B242)

In Kraftfahrzeugen werden zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie Generatoren eingesetzt. Um die durch diese Generatoren bereitgestellte Bordnetzspannung unabhängig von der angeschlossenen Last konstant zu halten, werden Spannungsregler verwendet. Die Regelung der Bordnetzspannung wird dabei durch das Einstellen des zur Spannungsinduktion verwendeten Erregerstroms in den Generator realisiert. Moderne, als integrierte Schaltung aufgebaute Spannungsregler für Kfz-Generatoren besitzen neben der Regelung der Bordnetzspannung weitere Funktionen. Zu diesen gehören beispielsweise das Messen der Generatordrehzahl, das situationsabhängige Steuern des Erregerstroms, eine Kommunikation mit dem Kfz-Steuergerät sowie eine Fehlererkennung bei der Regelung. Da die Regelung vom Equipment des Kfz-Modells abhängt, müssen die Spannungsregler für unterschiedliche Modelle neu entwickelt werden. Um die Entwicklungszeit neuer Spannungsregler zu verkürzen, werden diese in ein starres Interface und einen flexiblen Regler aufgeteilt.

Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf einer integrierten Schaltung als Interface eines flexiblen Spannungsreglers. Diese wird in der 180 nm HV SOI CMOS Technologie XT018 des Herstellers X-FAB Silicon Foundries aufgebaut. Im Rahmen der Arbeit wird das Konzept des Interface Adapters erstellt, welches aus mehreren Blöcken besteht. Diese besitzen unterschiedliche Aufgaben, wie das Messen der Bordnetzspannung oder das Messen der Generatordrehzahl. Mit der EDA-Software Virtuoso wird das Konzept der einzelnen Blöcke nach den definierten Anforderungen implementiert und anschließend durch Simulationen validiert.