您的位置 首页 方案

轿车电子电源维护电路设计攻略 —电路图天天读(143)

  车环境对电子产品而言是十分严苛的:任何衔接到12V电源上的电路都必须作业在9V至16V的标称电压规模内,其它需求火急应对的问题包含负载突降、冷车发起、电池反向、双电池助推、尖峰…

  车环境对电子产品而言是十分严苛的:任何衔接到12V电源上的电路都必须作业在9V至16V的标称电压规模内,其它需求火急应对的问题包含负载突降、冷车发起、电池反向、双电池助推、尖峰信号、噪声和极宽的温度规模。在负载突降时,沟通发电机的输出电压敏捷升高到60V或更高的电压;冷车发起指的是在低温时起动轿车,这会引起电池电压下降至6V或更低;电池反向是在激活一个没电的电池时,由于粗心地将电缆极性接反形成的。许多牵引车都装备两个串联起来的12V电池,以在冰冷的气候中协助起动一个电池没电的轿车。这将使电气体系的电压规模进步到了28V,直到轿车起动且牵引车司机断开跨接电缆中止。

  无源维护电路

  用于轿车电子产品的无源维护网络如图1所示。与此相同或相似的电路广泛用于维护与轿车 12V 总线衔接的各种体系。这种网络避免高压尖峰、继续过压、电池反向和电流过度耗费形成危害。图1的电流维护作用很明显,假如负载电流超越1A的时刻很长,保险丝F1就会熔化。D1与F1结合避免电池反向衔接形成危害,大电流流经正向偏置的D1并烧断保险丝。电解电容器大约在额外电压的150%时有一个风趣的特性:跟着终端电压的进步,这种电容耗费的电流也越来越大,就C1而言,它在输入继续升高时起箝位作用(终究烧断保险丝)。双电池助推时的电压为28V左右,这不会烧断保险丝,由于C1 25V的额外值足够高,额外耗费的电流很少。电感器添加了很小的电阻,以约束峰值毛病电流以及输入瞬态的转换率,然后在存在尖峰时协助C1完成箝位。

  图 1:以简略性为特色的无源维护网络

  无源网络的首要缺陷是它依托烧断保险丝来避免过流、过压和电池反向形成危害。另一个缺陷是,它依托电解电容完成箝位。这种电容器老化今后,电解质会变干,等效串联电阻(ESR)进步的特性也就消失了,这会危害箝位作用。有时D1选用大的齐纳二极管以协助这个%&&&&&%器发挥作用。人们现已规划出了有源电路来战胜这些缺陷。

  有源电路

  图2显现了一个有源处理计划,该计划用于屏蔽灵敏电路,使其免受改变不定的12V轿车体系的影响。选用LT1641来驱动输入N沟道 MOSFET,而上述供给无源处理计划就不具有这种附加维护:首要,LT1641在输入低于9V时断开负载,以防在低输入电压时体系失灵,并在起动时或充电体系呈现毛病时,削减体系向非要害负载供给名贵的电流的时机;其次,LT1641在初次加电时逐步升高输出电压,对负载实施软启动;第三,经过限流和守时断路器维护输出免受过载和短路影响。假如发生电流毛病,断路器就以1至2Hz的速率主动从头测验树立衔接,能够设定维护电路上行线路保险丝的容限,让它在LT1641的下行线路呈现电流毛病时不熔化;最终,图2所示电路阻隔呈现在输入端的过压状况,一起供给箝位输出,以便负载电路在呈现过压时能继续正常作业。

  在12V输入的一般状况下,LT1641将MOSFET的栅极充电至大约20V以充沛提高MOSFET的电压,并向负载供给电源。27V齐纳二极管D1的两头别离衔接栅极与地,可是在9至16V的作业电压规模内不起作用。当输入升高到超越16V时,LT1641继续给MOSFET的栅极充电,企图坚持MOSFET彻底接通。假如输入升得太高,齐纳二极管就会对MOSFET的栅极箝位,并将输出电压约束在大约24V。LT1641自身在其输入端能够处理高达100V的电压,并且不受栅极箝位动作的影响。栅极箝位电路比无源处理计划的箝位电路准确得多,并且简略地经过挑选一个具有适宜击穿电压的D1,就能够轻松调整栅极箝位电路以满意负载要求。

  图2所示电路在负载电流高达1A左右时作业得很好,可是就更高的负载电流而言,引荐运用图3所示电路来避免MOSFET过度耗费功率。假如过压状况继续存在,如电气体系由两个串联电池供电的时刻超越一般所需时刻,或负载突降后电流慢速上升以及MOSFET较小时,那么过度耗费功率是有危险的。输出由D1和D2取样,假如输入超越16.7V,那么就向“SENSE”引脚反应一个信号,以将输出安稳在16.7V。这儿的调理比图1所示电路的调理更准确,并且能够经过挑选适宜的齐纳二极管轻松定制,以满意负载的需求。

  

  图 2:过压瞬态维护器将输出箝位在24V左右,假如输入降至低于9V就断接

  总的功耗由“TIMER”引脚约束,这个引脚记载MOSFET调理输出所用的总时长。假如过压状况继续超越15ms,那么 LT1641就停机并答应MOSFET中止输出调理。在大约半秒钟今后,该电路测验从头启动。这种重启周期一向继续,直到过压状况消失并康复正常作业中止。处理过流毛病的办法与图2描绘的办法相同。

  电池反向维护

  简略地添加一个串联二极管,就能够给图2或图3所示电路添加电池反向维护功用。

  

  图 3:调整箝位电压以在输入浪涌上升时箝位,维护MOSFET免受功率过度耗费的影响

  在大多数状况下,选用一般p-n二极管就能够,假如正向压降很重要,能够挑选肖特基二极管。在阻隔二极管中的功耗不行承受的要害运用中,图4所示的简略电路就能够处理这个问题。

  

  图 4:用于图2和图3的电池反向维护

  在正常作业状况下,MOSFET Q2的体二极管正向偏置,并传送功率至LT1641。LT1641接通时,Q2栅极取得驱动,然后彻底接通。假如输入反向,那么Q3的射极就被拉低至低于地电平,Q3接通,然后将Q2的栅极拉低并坚持其挨近Q2的源极电平。在这种状况下,Q2坚持断开状况,并阻隔反向输入,使其不能抵达LT1641和负载电路。微安级电流流经1MΩ电阻,抵达LT1641的“GATE”引脚。

  高压LDO用作电压限幅器

  最高输入电压额外值为25V或更低的降压稳压器(如LT1616)一般不考虑用于轿车运用。可是,假如与LT3012B/LT3013B等低压差(LDO)线性稳压器结合运用,在输入电压上的缺陷就能够轻松战胜。这种尺度小、功率高的组合如图5所示,能够在轿车环境中供给3.3V输出。

  

  图 5:LT3013B用作电压限幅器

  LT3013B具有4V至80V的宽输入电压规模,并集成了电池反向维护功用,无需特别电压约束或箝位电路,因而节省了本钱和电路板面积。在以适中的负载电流作业时,LDO稳压器的功率近似等于VOUT/VIN。假如VOUT比VIN低得多,那么LDO的功率就会下降。例如,将12V 输入降至3.3V输出时,功率仅为28%。

  在图5中,经过让LT3013B在正常输入电压规模内以低压差方法作业完成更高的功率。在这种状况下,LT3013B的输出电压设定为 24V。该LDO的输出电压仅比VIN低400mV,它以97%的功率为LT1616降压型稳压器供电,并且电压刚好在正常作业电压规模的中心。在负载突降状况下,VIN或许敏捷升至高达80V,可是在VIN超越24.4V时,LT3013B将调整它的输出,并将其有效地“约束”在24V,这刚好在 LT1616开关的额外电压规模内。假如VIN上升至高于24.4V,该LDO的功率会下降,可是这种状况继续时刻很短,不会发生什么不良后果。LT1616将LT3013B受到约束的输出转换为3.3V。在12V输入时,该开关的功率大约为80%。在冷车发起时,轿车的电压或许下降至5V。在这种状况下,LT1616的输入电压为4.6V,刚好处于它的作业电压规模之内。LT3013B LDO稳压器与LT1616开关结合,在不献身功率的前提下,可在12V轿车电气体系典型的宽作业电压规模内供给安稳的3.3V输出。

  一个集成度更高的处理计划是LT3437。LT3437是一个200kHz的单片降压型稳压器,它的输入电压规模为3.3V至80V。其在无负载时的100uA低静态电流是今日始终坚持接通体系所必需的。能够在LT3437的输入端串联一个低本钱的二极管以供给电池反向维护。

声明:本文内容来自网络转载或用户投稿,文章版权归原作者和原出处所有。文中观点,不代表本站立场。若有侵权请联系本站删除(kf@86ic.com)https://www.86ic.net/fangan/164120.html

为您推荐

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: kf@86ic.com

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

返回顶部