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牛宝地址汽车电源中的监视和开关

文章出处:未知 人气:发表时间:2020-11-17 09:36

  跟着愈来愈多的机器体系被电子体系代替,功耗和如何监督功耗变得愈来愈主要了。精确监督电动型汽车的功耗终极会让司机内心更浮躁。任何人只需驾驶了全电动型汽车,都有能够担忧行车间隔成绩,由于抵达目标地之前,汽车电池电量能够耗尽的成绩无时不在......

  在现在的汽车中,为了进步温馨度和行车体验而设想了座椅加热、空调、导航、信息文娱、行车宁静等体系,从这些体系很简单了解在车中为各类功用供电的电子体系的益处。如今我们很难想像仅仅 100 多年从前的现象,当时,牛宝网址在汽油动力汽车中,一个电子组件都没有。活着纪瓜代期间的汽车开端有了手摇曲柄,前灯开端用乙炔气照明,也能够用铃声向行人收回提醒信息了。现在的汽车正处于完全酿成电子体系的接壤点,最大限度削减了机器体系的接纳,正在成为人们糊口中最大、最高贵的“数字化东西”。因为可用性和环保缘故原由,和进步内燃型、混淆动力型和全电动型汽车行车宁静的需求,市场逐渐削减了对汽油的依靠,这恰是“数字化”改变的驱动力。

  跟着愈来愈多的机器体系被电子体系代替,功耗和如何监督功耗变得愈来愈主要了。精确监督电动型汽车的功耗终极会让司机内心更浮躁。任何人只需驾驶了全电动型汽车,都有能够担忧行车间隔成绩,由于抵达目标地之前,汽车电池电量能够耗尽的成绩无时不在。混淆电动型汽车车主有依托汽油动力引擎行驶回家的劣势,而电动型汽车只能在充电站充电,眼下充电站稠密,并且需求几个小时,电池才气充好电。因而持续、精确地监督每一个电子子体系的功耗是很主要的。基于监督所得的信息,还能够倡议正在路上行驶的司机,节流电池电量以耽误行驶间隔。断开闲暇模块与电源总线的毗连能够进一步节流功耗。监督子体系的电流和功率,还能够提醒有关车辆持久机能的任何非常趋向,猜测毛病以防毛病发作,标出需求发送给汽车补缀店的效劳恳求。诊断体系也能够从功率和能量监督中受益,经由过程毛病记载和无线数据会见,能够快速调试,并削减补缀用度和宕机工夫。

  要监督电子体系的功耗,就需求持续丈量电流和电压。电压能够间接用模数转换器 (ADC) 丈量。假如 ADC 输入范畴小于所监督的电压,那末或许需求一个电阻分压器 (图 1)。为了丈量电流,需求在电源通路中安排一个检测电阻器,再丈量其压降。如图 1 所示,跨导放大器将高压侧检测电压转换成电流输出,该电流流经增益设定电阻器,以发生一个以地为基准并与负载电流成比例和合适馈送给 ADC 的电压。为了最大限度低落功耗,全标度检测电压限定为几十毫伏。因而,放大器输入平衡需求低于 100µV。为了计较功率,必需利用经由过程 ADC 数字接口会见 ADC 数据的微或处置器,以完成电压读数和电流读数相乘。要监督能耗,需求在必然工夫内累计 (相加) 功率读数。

  为了开关电源,普通在汽车电路中会利用电机继电器。为了节流空间,会用 N 沟道和 P 沟道 MOSFET 等固态开关代替继电器,从而发生一切组件都在统一块电路板上、能够同一接纳再流焊工艺组装的 PCB 设想。P 沟道 MOSFET 经由过程拉低其栅极电平而接通,经由过程将栅极毗连至输入电压而断开。与 N 沟道 MOSFET 比拟,P 沟道 MOSFET 在导通电阻不异时本钱更高,并且其挑选范畴很窄,限于较大电流值 (高于 10A) 状况。N 沟道 MOSFET 是应对大电流的最好挑选,可是需求充电泵,以进步栅极电压,使其高于输入电压。比方,12V 输入需求 22V 栅极电压,即 MOSFET 栅极要超出跨越输入 10V。图 2 显现了一个电源开关电路的完成。

  常见的电源总线也需求针对短路和过载毛病供给庇护,这类毛病能够在任何板卡或模块中呈现。为了完成电路断路器功用,能够比力图 1 中放大器的输出和一个过流门限,以断开图 2 中的栅极驱动器。这类计划代替了保险丝,由于保险丝反响速率慢、容限太宽且熔断后需求改换。为了节流电路板空间,人们期望在开关、庇护和监督汽车电源总线中的功率活动时,接纳集成式处理计划。

  LTC4282 是一款可热插拔的和电路断路器,供给能量遥测功用和 EEPROM (图 3),凭仗立异性双电畅通路特征,满意了大电流使用的需求。该经由过程掌握内部 N 沟道 MOSFET,可光滑地给大容量电容器加电,从而制止呈现输入电源滋扰和电流到达毁坏性程度,因而可确保电源在 2.9V 至 33V 范畴内宁静接通和断开。LTC4282 位于通往电路板电源的进口,其精确度为 0.7% 的 12 位或 16 位 ADC 经由过程一个 I2C/SMBus 数字接口陈述电路板电压、电流、功率和能耗。内部 EEPROM 为存放器设置和毛病记载数据供给非易失性存储,从而可在开辟过程当中及现场运转时,加快调试和毛病阐发。

  LTC4282 具精确度为 2% 的电流限定电路断路器,最大限度削减了过流设想,这在大功率时愈加主要。在呈现过流状况时,LTC4282 折返电流限定,以在可调超不时间内连结恒定 MOSFET 功耗。按时器到了定不时间后,电路断路器断开毛病模块和公用电源总线的毗连。闲暇模块也能够断开与电源总线的毗连以节流功率。可以以数字方法设置的电路断路器门限许可随负载变革进动作态调理,便利了小电阻值检测电阻器的挑选。所监督电气参数的最小值和最大值都记载下来,当超越 8 位可调门限时,就收回警示旌旗灯号。为了避免给电路板形成劫难性破坏,这些 MOSFET 遭到持续监督,以发明非常状况,比方低栅极电压和漏-源短路或大的压差。

  固然 LTC4282 掌握单个电源,但是它为负载电流供给了两条平行的电流限定途径。接纳传统单路的大电流电路板利用多个并联的 MOSFET 以低落导通电阻,可是一切这些 MOSFET 都需求具有大的宁静事情区 (SOA) 以安稳接受过流毛病,这是由于不克不及假定并联的 MOSFET 在电流限定时期分管电流。别的,MOSFET 的挑选范畴在较高的电流程度上变窄,价钱走高,并且 SOA 的程度跟不上 RDS(ON) 的降落。经由过程把电流别离到两条精准婚配的电流限定途径当中,LTC4282 可确保两组 MOSFET 即便在过载状况下也将均分电流。关于 100A 使用,每条途径的设想电流限值为 50A,因此把 SOA 请求减低了一半,拓宽了 MOSFET 的挑选范畴,并低落了其本钱。这被称为一种 “婚配” 或 “并联” 设置,由于两条途径是接纳类似的 MOSFET 和检测电阻器设想的。

  别的,LTC4282 的双电流途径还用于使 MOSFET SOA 请求与导通电阻脱钩。大的 SOA 关于启动浪涌、电流限定和输入电压阶跃等具有宏大应力的状况是很主要的。当 MOSFET 栅极完整接通时,低的导通电阻可低落一般操纵时期的电压降和功率消耗。不外,这些是存在抵触的请求,由于 MOSFET SOA 凡是跟着导通电阻的改进而变差。LTC4282 许可接纳一条具有一个能处置应力状况之 MOSFET 的途径,和另外一条具有低导通电阻 MOSFET 的途径。这被称为一种分级起动设置。普通来讲,在启动、电流限定和输入电压阶跃时期应力处置途径接通,而 RDS(ON) 途径则连结关断。RDS(ON) 途径在一般操纵过程当中接通以旁路应力途径,为负载电流供给一条低导通电阻途径,从而削减电压降和功率消耗。视启动时 MOSFET 应力巨细的差别,有两种分级起动设置,即低应力 (图 4) 和高应力。高应力分级起动设置保举用于 50A 以下的使用电流程度,而并联和低应力分级起动设置则保举用于 50A 以上的使用。与单途径设想比拟,最低的 MOSFET 本钱由低应力分级起动设置供给,价格是在瞬变状况下不连续运转的才能受限,并且不克不及操纵负载电流完成启动。并联和高应力分级起动设置可启动一个负载并供给计时周期较长的毛病按时器,可在连续工夫较长的过载前提和输入电压阶跃状况下不连续地运转。

  在已往 20 年,在动力转向、ABS 刹车、便当性、行车宁静、文娱等功用的驱动下,汽车中接纳的电子体系不断在快速增长。跟着汽车向片面互联和完整自立行驶的标的目的开展,电子体系的增长还会加快,这增大了对贵重的电池功率的需求。认真的功耗监督加上封闭闲暇体系无望进步电池利用服从。经由过程供给电路板级电气数据,LTC4282 电路断路器减轻了丈量每一个子体系的功率和能耗的承担,因而减轻了全部车辆功率和能耗的丈量承担。凭仗其新奇和可以以多种方法设置的双电畅通路,LTC4282 极大地便利了大电流千瓦级电路板的设想,许可在统一设想中既供给很大的 SOA,又供给很小的导通电阻。

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