設(shè)計低靜態(tài)電流汽車電池反向保護系統(tǒng)的三種方法

大家好，小科來為大家解答以上問題。設(shè)計低靜態(tài)電流汽車電池反向保護系統(tǒng)的三種方法這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、隨著車輛中電子電路數(shù)量的增加，需要消耗的電池電量也大大增加。為了支持遠(yuǎn)程無鑰匙進入和安全功能，即使汽車停止或關(guān)閉，電池也應(yīng)繼續(xù)供電。

2、由于所有的車輛都是由有限的電池供電，所以有必要找到一種在不顯著增加功耗的情況下增加更多功能的方法(尤其是在設(shè)計汽車前端電源系統(tǒng)時)。是否有必要滿足嚴(yán)格的電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)(例如國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO7637和德國汽車制造商制定的LV 124標(biāo)準(zhǔn))將直接影響前端電池反向保護系統(tǒng)的整體設(shè)計。一些原始設(shè)備制造商規(guī)定，在12V電池供電系統(tǒng)中，車輛在停車狀態(tài)下的總電流消耗對于每個電子控制單元(ECU)小于100 A，對于24V電池供電系統(tǒng)小于500 A。

3、本文將介紹三種低靜態(tài)電流汽車電池反向保護系統(tǒng)的設(shè)計方法。

4、T15用作點火或喚醒信號

5、為低智商電池設(shè)計反向保護系統(tǒng)的第一種方法是使用T15作為點火或喚醒信號。T15是當(dāng)車輛點火開關(guān)關(guān)閉時將從蓄電池上斷開的端子。使用T15作為外部喚醒信號是在睡眠或活動模式下運行電子控制單元的傳統(tǒng)方式。圖1是一個例子。

6、圖1:以T15為喚醒信號的汽車ECU中的電池反向保護

7、當(dāng)點火開關(guān)打開時，T15將連接到電池電壓(VBATT)電位，因此理想二極管的使能引腳處于邏輯高電平。有源模式下的理想二極管控制器主動控制外部場效應(yīng)晶體管，以實現(xiàn)理想的二極管工作，同時使能電荷泵、控制和場效應(yīng)晶體管驅(qū)動電路。車輛停止時，T15降至0V，理想二極管控制器以off狀態(tài)響應(yīng)，會導(dǎo)致電荷泵和控制塊關(guān)閉，從而使IQ消耗低于3A。在這種工作模式下，外部場效應(yīng)晶體管被關(guān)斷，場效應(yīng)晶體管的體二極管形成正向?qū)窂?，向?fù)載供電。該方案需要額外連接到電子控制單元。

8、使用系統(tǒng)的單片機和CAN喚醒信號

9、第二種方法是利用系統(tǒng)的微控制器(MCU)和CAN進行喚醒。在許多情況下，系統(tǒng)的通信通道使低智商關(guān)機模式成為可能。圖2是使用該方法的示例系統(tǒng)設(shè)計。

10、圖2:利用單片機和CAN喚醒信號實現(xiàn)低智商電池反向保護并使能控制

11、車輛中的CAN收發(fā)器將信息從通信總線轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的控制器(通常是微控制器)。收發(fā)器可以通過發(fā)出進入待機模式的命令來指示何時不需要相關(guān)功能，直到其被喚醒。此時，中繼消息指示控制器將發(fā)送指令以將系統(tǒng)置于低功耗狀態(tài)，這是通過使理想二極管控制器的使能信號處于邏輯低電平來實現(xiàn)的。有了更先進的收發(fā)器和系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片，一個設(shè)備可以處理這個過程的許多功能，并轉(zhuǎn)換到低功耗狀態(tài)或喚醒。

12、該方案需要來自單片機(由CAN控制)的內(nèi)部控制信號。

13、使用常開理想二極管控制器

14、第三種方法是使用常開理想二極管控制器。可以想象這種無需控制信號就能進入低功耗狀態(tài)的系統(tǒng)設(shè)計。在這種設(shè)計中，理想的二極管控制器可以一直使能，即使在睡眠模式下也是如此，無需額外布線或依賴系統(tǒng)軟件。這種類型的系統(tǒng)設(shè)計可以通過使用低智商理想二極管控制器來實現(xiàn)，例如LM74720-Q1、LM74721-Q1或LM74722-Q1，如圖3所示。這些器件集成了符合EMC標(biāo)準(zhǔn)的電池反向保護設(shè)計所需的所有控制模塊，并集成了用于驅(qū)動高端外部MOSFET的升壓調(diào)節(jié)器，因此正常工作時的IQ為27 A，更多信息請參考應(yīng)用手冊《理想二極管基礎(chǔ)》。

15、圖3:使用常開低智商理想二極管控制器的電池反向保護，無需外部使能控制

16、這些理想的二極管控制器支持電池反向保護和負(fù)載關(guān)斷FET控制，前者采用有源整流，后者采用背靠背FET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)故障(如過壓事件)期間保護下游，如圖4所示。

17、圖4:使用LM74720-Q1的24V汽車電子控制單元中的電池反向保護

18、具有可調(diào)過壓保護功能，可以使用50V額定下游濾波電容(代替80V至100V額定電容)和40V額定DC/DC轉(zhuǎn)換器(代替65V額定轉(zhuǎn)換器)進行基于24V汽車電池輸入的系統(tǒng)設(shè)計。

19、LM74720-Q1和LM74721-Q1提供0.45 s反向電流和1.9 s正向電流的快速響應(yīng)比較器，以及強大的30mA升壓穩(wěn)壓器，支持并實現(xiàn)頻率高達(dá)100kHz的汽車交流疊加測試中靈活高效的主動整流。LM74722-Q1的整流速度是LM74720-Q1和LM74721-Q1器件的兩倍，正向比較器的響應(yīng)電流為0.8 s，可實現(xiàn)高達(dá)200KHz的有源整流頻率。LM74721-Q1集成了漏源電壓(V

20、結(jié)語

21、借助 LM74720-Q1、LM74721-Q1 和 LM74722-Q1 低 IQ常開理想二極管控制器，您能夠設(shè)計汽車電池反向保護系統(tǒng)，而無需外部使能控制。這些理想二極管控制器具有低 IQ、背對背 FET 驅(qū)動能力和過壓保護特性，因此在設(shè)計中可以使用具有較低額定電壓的電容器等下游組件，并且可以為空間受限的 ECU 減小印刷電路板的尺寸。

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。