江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

|效率高达99.9%的汽车电子系统供电保护方案( 二 )


更具扩展性的方法使用降压稳压器 ， 该稳压器可在42 V输入下运行 ， 例如LT8640S 。 开关稳压器与线性稳压器不同 ， 并无MOSFET SOA限制 ， 但显然它更加复杂 。 降压稳压器的效率支持实施大电流操作 ， 其顶部开关则允许输出断开 ， 并支持电流限制 。 至于降压稳压器静态电流问题 ， 已由最新一代器件解决 ， 这些器件仅消耗几微安电流 ， 在无负载条件下也保持稳压 。 通过使用Silent Switcher?技术和展频技术 ， 开关噪声问题也得到大幅改善 。
此外 ， 有些降压稳压器能按100%占空比运行 ， 保证顶部开关持续开启 ， 通过电感将输入电压传输到输出 。 在过压或过流条件下 ， 会触发开关操作 ， 以分别限制输出电压或电流 。 这些降压稳压器（例如LTC7862）作为开关浪涌抑制器使用 ， 实现低噪声、低损耗操作 ， 同时保持开关模式电源的可靠性 。
|效率高达99.9%的汽车电子系统供电保护方案
本文插图

图2.一些更严格的ISO 16750-2测试的概述 。
反向电压
当电池终端或跳线因为操作员故障反向连接时 ， 会发生反向电压条件（也称为反向电池条件） 。 相关的ISO 16750-2脉冲（测试4.7）反复对DUT施加–14 V电压 ， 每次60秒 。 关于此测试 ， 有些制造商增加了自己的动态版本 ， 在突然施加反向偏置(–4 V)之前 ， 先起始地为此器件供电（例如 ， VIN = 10.8 V） 。
快速研究数据手册后发现 ， 很少有IC设计可以接受反向偏置 ， 其中IC的绝对最小引脚电压一般限制在–0.3 V 。 低于地的电压如果超过一个二极管的电压 ， 会导致额外电流流过内部结 ， 例如ESD保护器件和功率MOSFET的体二极管 。 在反向电池条件下 ， 极化旁路电容（例如铝电解电容）也可能受到损坏 。
肖特基二极管可以防止反向电流 ， 但在正常运行期间 ， 正向电流更高时 ， 这种方法会导致更大功耗 。 图3所示为基于串接P通道MOSFET的简单保护方案 ， 这种方案可以降低功耗损失 ， 但在低输入电压下（例如 ， 发动机启动） ， 因为器件阈值电压的原因 ， 这种方案可能无法顺畅运行 。 更加有效的方法是使用理想的二极管控制器（例如LTC4376） ， 以驱动串行N通道MOSFET ， 该MOSFET在负电压时切断输入电压 。 正常运行期间 ， 理想二极管控制器调节N通道MOSFET的源漏电压降低到30 mV或更低 ， 将正向压降和功耗降低超过一个数量级（相比肖特基二极管） 。
|效率高达99.9%的汽车电子系统供电保护方案
本文插图

图3.解决困难的ISO 16750-2测试的不同方法 。
叠加交变电压
叠加交变电压测试（ISO 16750-2：测试4.4）模拟汽车的交流发电器的交流输出的影响 。 正如名字所示 ， 正弦信号在电池轨道上叠加 ， 峰峰值幅度为1 V、2 V或4 V ， 具体由严重程度分类决定 。 对于所有严重性等级 ， 最大输入电压为16 V 。 正弦频率以对数方式排列 ， 范围为50 Hz至25 kHz ， 然后在120秒内回到50 Hz ， 总共重复5次 。
本测试会导致在任何的互连滤波器网络内产生大幅度谐振低于25 kHz的电流和电压摆幅 ，。 它也会使开关稳压器出现问题 ， 其环路带宽限制使其难以通过高频率输入信号进行调节 。 解决方案就像是中间整流元件 ， 例如功率肖特基二极管 ， 但对于反向电压保护 ， 这并不是一种解决问题的好方法 。
在这种情况下 ， 理想的二极管控制器无法像在反向电压保护应用中一样发挥作用 ， 因为它无法足够快速地开关N通道MOSFET ， 以和输入保持同步 。 栅极上拉强度是其中一个限制因素 ， 一般因为内部电荷泵限制在20 μA左右 。 当理想的二极管控制器能够快速关闭MOSFET时 ， 开启速度会非常慢 ， 不适合对极低频率以外的情况实施整流 。
更合适的方法是使用LT8672主动整流器控制器 ， 该控制器可以快速开关N通道MOSFET ， 以按高达100 kHz的频率整流输入电压 。 主动整流器控制器是带有两个重要附加器件的理想二极管控制器：一个由输入电压增压的大型电荷存储器 ， 一个快速开关N通道MOSFET的强劲栅极驱动器 。 与使用肖特基二极管相比 ， 这种方法可以降低功率损失达90%以上 。 LT8672也和理想的二极管控制器一样 ， 保护下游电路不受电池反接影响 。


推荐阅读


上一篇：IT小子|好马配好鞍，ROG M12E风冷极限测试10900K，结果如何？

下一篇：刘旷|vivo 2020：沉默中寻求突围