1、.：.；汽車電子維護電路設計 汽車環境對電子產品而言是非常苛刻的：任何銜接到12V電源上的電路都必需任務在9V至16V的標稱電壓范圍內，其它需求迫切應對的問題包括負載突降、冷車發動、電池反向、雙電池助推、尖峰信號、噪聲和極寬的溫度范圍。在負載突降時，交流發電機的輸出電壓迅速升高到60V或更高的電壓；冷車發動指的是在低溫時起動汽車，這會引起電池電壓下降至6V或更低；電池反向是在激活一個沒電的電池時，由于大意地將電纜極性接反呵斥的。很多牽引車都配備兩個串聯起來的12V電池，以在冰冷的天氣中協助 起動一個電池沒電的汽車。這將使電氣系統的電壓范圍提高到了28V，直到汽車起動且牽引車司機斷開跨接電纜為止

2、。 思索到汽車電氣系統由大電流電動機、繼電器、螺線管、車燈和不斷顫抖的開關觸點組成，因此出現尖峰信號和噪聲就一點也不奇異了。另外，交流發電機是采用斬波勵磁調整的三相電機，有時會以非常大的電流對電池充電。因此，對于任務在汽車環境中的電路設計來說，尤其是需求順應在負載突降和雙電池助推情況下產生的高輸入電壓電路。 無源維護電路 用于汽車電子產品的無源維護網絡如圖1所示。與此一樣或類似的電路廣泛用于維護與汽車 12V 總線銜接的各種系統。這種網絡防止高壓尖峰、繼續過壓、電池反向和電流過度耗費呵斥損害。圖1的電流維護作用很明顯，假設負載電流超越1A的時間很長，保險絲F1就會熔化。D1與F1結合防止電池反

3、向銜接呵斥損害，大電流流經正向偏置的D1并燒斷保險絲。電解電容器大約在額定電壓的150%時有一個有趣的特性：隨著終端電壓的提高，這種電容耗費的電流也越來越大，就C1而言，它在輸入繼續升高時起箝位作用(最終燒斷保險絲)。雙電池助推時的電壓為28V左右，這不會燒斷保險絲，由于C1 25V的額定值足夠高，額外耗費的電流很少。電感器添加了很小的電阻，以限制峰值缺點電流以及輸入瞬態的轉換率，從而在存在尖峰時協助 C1實現箝位。 無源網絡的主要缺陷是它依托燒斷保險絲來防止過流、過壓和電池反向呵斥損害。另一個缺陷是，它依托電解電容實現箝位。這種電容器老化以后，電解質會變干，等效串聯電阻(ESR)提高的特性也

4、就消逝了，這會損害箝位效果。有時D1采用大的齊納二極管以協助 這個電容器發揚作用。人們曾經設計出了有源電路來抑制這些缺陷。 有源電路 圖2顯示了一個有源處理方案，該方案用于屏蔽敏感電路，使其免受變化不定的12V汽車系統的影響。采用 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641來驅動輸入N溝道 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET，而上述提供無源處理方案就不具備這種附加維護：首先， HYPERLINK ic37/

5、partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641在輸入低于9V時斷開負載，以防在低輸入電壓時系統失靈，并在起動時或充電系統出現缺點時，減少系統向非關鍵負載提供珍貴的電流的時機；其次， HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641在初次加電時逐漸升高輸出電壓，對負載實行軟啟動；第三，經過限流和定時斷路器維護輸出免受過載和短路影響。假設發生電流缺點，斷路器就以1至2Hz的速率自動重新嘗試建立銜接，可以設定維護電路上行線路保險絲的容限，讓它在 HYPERLINK

6、ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641的下行線路出現電流缺點時不熔化；最后，圖2所示電路隔離出如今輸入端的過壓形狀，同時提供箝位輸出，以便負載電路在出現過壓時能繼續正常任務。 在12V輸入的通常情況下， HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641將 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET的柵極充電至大約20V以充分提升 HYPERLINK

7、ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET的電壓，并向負載提供電源。27V齊納二極管D1的兩端分別銜接柵極與地，但是在9至16V的任務電壓范圍內不起作用。當輸入升高到超越16V時， HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641繼續給 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET的柵極充電，試圖堅持 HYPERLINK ic37/stockic/M

8、/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET完全接通。假設輸入升得太高，齊納二極管就會對 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET的柵極箝位，并將輸出電壓限制在大約24V。 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641本身在其輸入端可以處置高達100V的電壓，而且不受柵極箝位動作的影響。柵極箝位電路比無源處理方案的箝位電路準確得多，而且簡單地經過選擇一個具有適宜擊穿電壓的

9、D1，就可以輕松調整柵極箝位電路以滿足負載要求。 圖2所示電路在負載電流高達1A左右時任務得很好，但是就更高的負載電流而言，引薦運用圖3所示電路來防止 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET過度耗費功率。假設過壓形狀繼續存在，如電氣系統由兩個串聯電池供電的時間超越通常所需時間，或負載突降后電流慢速上升以及 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET較小時，那么過度耗費功率是有風險的。輸出由D1和D2取樣，

10、假設輸入超越16.7V，那么就向“SENSE引腳反響一個信號，以將輸出穩定在16.7V。這里的調理比圖1所示電路的調理更準確，并且可以經過選擇適宜的齊納二極管輕松定制，以滿足負載的需求。 圖 1：以簡單性為特點的無源維護網絡 圖 2：過壓瞬態維護器將輸出箝位在24V左右，假設輸入降至低于9V就斷接 總的功耗由“TIMER引腳限制，這個引腳記錄 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET調理輸出所用的總時長。假設過壓形狀繼續超越15ms，那么 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.h

11、tm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641就停機并允許 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET停頓輸出調理。在大約半秒鐘以后，該電路嘗試重新啟動。這種重啟周期不斷繼續，直到過壓形狀消逝并恢復正常任務為止。處置過流缺點的方法與圖2描畫的方法一樣。 電池反向維護 簡單地添加一個串聯二極管，就可以給圖2或圖3所示電路添加電池反向維護功能。 圖 3：調整箝位電壓以在輸入浪涌上升時箝位，維護 HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET

12、貨源和PDF資料 t _blank MOSFET免受功率過度耗費的影響 在大多數情況下，采用普通p-n二極管就可以，假設正向壓降很重要，可以選擇肖特基二極管。在隔離二極管中的功耗不可接受的關鍵運用中，圖4所示的簡單電路就可以處理這個問題。 圖 4：用于圖2和圖3的電池反向維護 在正常任務情況下， HYPERLINK ic37/stockic/M/MOSFET.htm o MOSFET貨源和PDF資料 t _blank MOSFET Q2的體二極管正向偏置，并傳送功率至 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT16

13、41。 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641接通時，Q2柵極獲得驅動，從而完全接通。假設輸入反向，那么Q3的射極就被拉低至低于地電平，Q3接通，從而將Q2的柵極拉低并堅持其接近Q2的源極電平。在這種情況下，Q2堅持斷開形狀，并隔離反向輸入，使其不能到達 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT1641貨源和PDF資料 t _blank LT1641和負載電路。微安級電流流經1M電阻，到達 HYPERLINK ic37/partno/LT1641.htm o LT164

14、1貨源和PDF資料 t _blank LT1641的“GATE引腳。 高壓LDO，可延伸電池壽命 target=_blankLDO用作電壓限幅器 最高輸入電壓額定值為25V或更低的降壓穩壓器(如 HYPERLINK ic37/ic/LT1616.htm o LT1616貨源和PDF資料 t _blank LT1616)普通不思索用于汽車運用。然而，假設與 LT3012B/LT3013B等低壓差(LDO)線性穩壓器結合運用，在輸入電壓上的缺陷就可以輕松抑制。這種尺寸小、效率高的組合如圖5所示，可以在汽車環境中提供3.3V輸出。 圖 5：LT3013B用作電壓限幅器 LT3013B擁有4V至80V

15、的寬輸入電壓范圍，并集成了電池反向維護功能，無需特殊電壓限制或箝位電路，因此節省了本錢和電路板面積。在以適中的負載電流任務時，LDO穩壓器的效率近似等于VOUT/VIN。假設VOUT比VIN低得多，那么LDO的效率就會下降。例如，將12V輸入降至3.3V輸出時，效率僅為28%。 在圖5中，經過讓LT3013B在正常輸入電壓范圍內以低壓差方式任務實現更高的效率。在這種情況下，LT3013B的輸出電壓設定為24V。該LDO的輸出電壓僅比VIN低400mV，它以97%的效率為 HYPERLINK ic37/ic/LT1616.htm o LT1616貨源和PDF資料 t _blank LT1616降

16、壓型穩壓器供電，而且電壓恰好在正常任務電壓范圍的中間。在負載突降情況下，VIN能夠迅速升至高達80V，但是在VIN超越24.4V時，LT3013B將調整它的輸出，并將其有效地“限制在24V，這剛好在 HYPERLINK ic37/ic/LT1616.htm o LT1616貨源和PDF資料 t _blank LT1616開關的額定電壓范圍內。假設VIN上升至高于24.4V，該LDO的效率會下降，但是這種情況繼續時間很短，不會產生什么不良后果。 HYPERLINK ic37/ic/LT1616.htm o LT1616貨源和PDF資料 t _blank LT1616將LT3013B遭到限制的輸出轉換為3.3V。在12V輸入時，該開關的效率大約為80%。在冷車發動時，汽車的電壓能夠降低至5V。在這種情況下， HYPERLINK ic37/ic/LT1616.htm o LT1616貨源和PDF資料 t _blank LT1616的輸入電壓為4.6V，恰益處于它的任務電壓范圍之內。LT3013B LDO穩壓器與 HYPERLINK ic37/ic/