Einleitung
In den heutigen Autos sind Systeme für Sitzheizung, Klimatisierung, Navigation, Infotainment, Fahrsicherheit und dergleichen gestaltet, um Komfort und Fahrerlebnis zu verbessern.Von diesen Systemen ist es einfach, die elektronischen Systeme zu verstehen, die verschiedene Funktionen im Auto antreiben Die Vorteile Jetzt ist es kaum vor 100 Jahren zu denken, als es in einem gasbetriebenen Fahrzeug keine einzige elektronische Komponente gab. Um die Jahrhundertwende begann das Auto zu kurbeln und die Scheinwerfer wurden mit Acetylengas beleuchtet, Sie können auch die Klingeltöne verwenden, um eine Nachricht an Fußgänger zu senden. Heutzutage sind Autos an der Kreuzung von elektronischen Systemen, minimieren die Verwendung von mechanischen Systemen und werden zum größten und teuersten "digitalen Werkzeug" im Leben der Menschen. Aus Gründen der Verfügbarkeit und des Umweltschutzes sowie der gestiegenen Nachfrage nach Verbrennungsmotoren, Hybrid- und rein elektrischer Fahrsicherheit hat der Markt seine Abhängigkeit von Benzin, das die treibende Kraft hinter der "digitalen" Verlagerung ist, schrittweise verringert.
Da mehr und mehr mechanische Systeme durch elektronische Systeme ersetzt werden und wie der Energieverbrauch zu überwachen, wird immer wichtiger. Exakt um den Stromverbrauch von Elektroautos überwachen wird schließlich die Fahrer und mein Herz an der Mühelosigkeit machen. Wer fuhr all-Elektrofahrzeuge, wahrscheinlich über die Distanz Problem kümmern, denn bevor ihr Ziel erreicht, die Autobatterie aus Fragen jemals Hybrid-Elektrofahrzeuge Besitzer müssen verlassen sich auf die Vorteile von Benzinmotorantriebs nach Hause, während die elektrische Art laufen kann Das Auto kann nur an der Ladestation geladen werden, heutzutage ist die Ladestation knapp, und es dauert einige Stunden, bis die Batterie vollständig geladen werden kann. Daher ist es wichtig, den Stromverbrauch jedes elektronischen Subsystems kontinuierlich und genau zu überwachen. Auf der Grundlage von Überwachungsinformationen kann auch der Fahrer vorschlagen wird auf einer Straße fährt, Strom zu sparen um die Distanz zu verlängern. aus Leeranschlussmodul zum Strom Bus Stromverbrauch weiter und Subsystem Stromüberwachung reduzieren kann, kann es langfristige Performance des Fahrzeugs zeigen, auch im Zusammenhang Anomalien zu Trends prognostizieren Ausfälle im Falle des Scheiterns, markiert den auto-Werkstatt Serviceanforderung Diagnosesysteme senden Um sich von der Leistungs- und Energieüberwachung zu nutzen, den Zugriff über drahtlose Daten- und Fehleraufzeichnung können Sie schnell debuggen und Reparaturkosten und Ausfallzeiten reduzieren.
Verschiedene Methoden zur Überwachung und den Stromverbrauch zu steuern
Um den Stromverbrauch eines elektronischen System zu überwachen, ist es erforderlich, kontinuierlich den Strom zu messen und die Spannung kann direkt durch einen Spannungs Analog-Digital-Wandler (ADC) gemessen werden. Wenn der ADC-Eingangsbereich kleiner ist als die überwachte Spannung ist, müssen Sie einen Widerstandsspannungsteiler (Fig. 1 im Pfad einen Abfühlwiderstand platziert werden,)., um der Druckabfall gemessen zu messen braucht, den Strom, die Stromversorgung dann dar. wie gezeigt, Transkonduktanzverstärkers 1 wandelt die detektierte Spannung in eine Hochseitenstromausgang, der Strom durch die Verstärkungseinstellungswiderstände fließenden Um einen Masse-bezogenen und Laststrom zu erzeugen, der proportional und zur Speisung der ADC-Spannung geeignet ist, um den Energieverbrauch zu minimieren, muss die Erfassungsspannungsgrenze von einigen zehn Millivolt groß sein. Daher muss der Offset des Verstärkereingangs niedriger sein 100μV., um Leistung zu berechnen, werden die Daten durch den ADC ADC Mikrocontroller oder einen digitalen Schnittstellenprozessoren zugegriffen werden muss Multiplikation Spannungswerte und Stromwerte zu implementieren. den Energieverbrauch zu überwachen akkumulierte erfordert (aufsummiert) über Stromablesungen Zeit .
Um das Schaltnetzteil, in der Regel in dem Bordnetz wird in elektromechanischen Relais verwendet werden. Um Platz zu sparen, wird das Relais mit der N-Kanal- und P-Kanal-MOSFET und anderen Festkörperschaltern ersetzt werden, wodurch alle Komponenten in der gleichen Leiterplatte zu erzeugen gleichmäßig aufgebracht werden und dann Leiterplattenmontage-Reflow-Prozess-Design. P-Kanal-MOSFET wird durch Ziehen seiner Gate-Ebene eingeschaltet ist, durch das Gate mit der Eingangsspannung verbinden, wird abgeklemmt. verglichen mit dem N-Kanal-MOSFET, P-Kanal-MOSFET in dem Führungs Bei gleichem Widerstand sind die Kosten höher und die Auswahl ist eng, begrenzt auf größere Strompegel (über 10A) .N-Kanal-MOSFETs sind die beste Wahl für die Handhabung großer Ströme, erfordern jedoch Ladungspumpen, um die Gate-Spannung zu erhöhen Zum Beispiel erfordert der 12 V-Eingang eine Gate-Spannung von 22 V. Das bedeutet, dass das MOSFET-Gate 10 V über dem Eingang ist. 2 zeigt die Implementierung einer Leistungsschalterschaltung.
Gemeinsamer Strombus ist auch wünschenswert, den Schutz gegen Überlast zu liefern, und Kurzschlussfehler, solche Ausfälle in jeder Platte oder Modul auftreten können. Um die Leistungsschalter-Funktionen zu realisieren, kann vergleiche Fig. 1 und ein Ausgang des Verstärkers über Stromschwelle, um zu brechen, Öffnen der Gate-Treiber in Fig. 2. diese Ausführungsform die Sicherung ersetzt, die Sicherung, da die Reaktion langsam ist, und die Marge zu breit ist, nachdem die Sicherung in Ordnung ersetzt werden muss Platte Platz zu sparen, ist es wünschenswert, Kraftfahrzeug Stromversorgungsbus zu schalten, Schutz- und Überwachungs Der Kraftfluss, der Einsatz von integrierten Lösungen.
Integrierte Leistungssteuerungs- und Telemetrie-Lösungen
LTC4282 ist eine Hot-Swap-Controller und Leistungsschalter, Energietelemetrie bereitzustellen und EEPROM (Fig. 3), mit zwei Strompfaden innovativen Funktionen auf die Bedürfnisse der Hochstromanwendungen gerecht zu werden. Die externe Steuereinheit steuert N der MOSFET-Kanal, kann glatt Leistung an die Kondensator großer Kapazität, Eingangsversorgung seinen destruktive Interferenz zu vermeiden und einen Strompegel erreicht hat, also im Bereich von 2,9V bis 33V. LTC4282-Schaltung, die Sicherheit und ausschalten der Leistung gewährleistet an den Eingängen auftritt Stromeinlassplatte mit einer Genauigkeit von 0,7% bzw. ein 16-Bit-ADC 12 über eine I2C / SMBus digitale Schnittstellenkarte meldet die Spannung, Strom, Leistung und Energie. interne EEPROM Einstellungen registrieren und nicht-Störschriebdaten liefern Sexual Storage, das die Fehlersuche und Fehleranalyse während der Entwicklung und des Betriebs vor Ort beschleunigt.
LTC4282 mit 2% Genauigkeit des Strombegrenzungsschalters, mit dem dem Überstrom zu minimieren, was wichtiger ist bei hohen Leistung ist. Wenn die Strömung durch auftritt, LTC4282 Foldback Strombegrenzung, innerhalb einer einstellbaren Zeitüberschreitung zu bleiben konstante Leistung MOSFET. Timerzeit nach dem Unterbrechers Timerschaltung das fehlerhafte Modul und einen gemeinsamen Leistungsbus trennen. Leermodul aus dem Energiebus getrennt werden kann Strom. der Leistungsschalter zu konservieren können in digitaler Weise konfiguriert werden, Schwellwerteinstellung für dynamische Änderungen der Last erlaubt, ein kleiner Widerstandswert der Auswahl des Detektorwiderstandes. Wachen elektrische Parameter aufgezeichnet Minimum zu erleichtern und Maximalwerte, wenn mehr als acht einstellbare Schwelle ein Warnsignal ausgegeben wird, um zu verhindern, Leiterplatten verursachen katastrophale Schäden Diese MOSFETs werden kontinuierlich überwacht, um Abnormalitäten wie niedrige Gate-Spannung und Drain-Source-Kurzschlüsse oder große Spannungsabfälle zu erkennen.
Freigegebener SOA-Pfad
Obwohl eine einzelne LTC4282 Leistungsregelung, aber es bietet zwei parallele Strompfade um den Laststrom zu begrenzen. Herkömmliche einzelne Hochstrom-Leiterplatte der Steuerung eine Vielzahl von parallelen MOSFET unter Verwendung die Ein-Widerstand zu verringern, aber alle erfordern MOSFET einen größeren sicheren Betriebsbereich (SOA) hat, um sicher den über~~POS=TRUNC, ist es nicht, weil der gemeinsame Strom-MOSFET parallel während Strom angenommen werden kann, zu begrenzen. Ferner ist die Wahl des MOSFET auf einem hohen Strompegel verengt, Preise, die SOA kann RDS nicht Schritt halten und Ablegen (oN), indem der Strom in den zwei angepaßte Stromgrenze präzise Pfad trennt, wird LTC4282 MOSFET sicherzustellen, dass die beiden Stromteilung auch in einer Überlastsituation. für Anwendungen 100A , Jeder mit einer Design-Strombegrenzung von 50A, SOA-Anforderungen in der Hälfte zu reduzieren, die Auswahl von MOSFETs zu erweitern und ihre Kosten zu reduzieren, wird eine "Übereinstimmung" oder "parallele" Konfiguration genannt, weil die beiden Der Pfad ist unter Verwendung ähnlicher MOSFETs und Abtastwiderstände ausgelegt.
Darüber hinaus werden die beiden Strompfade des LTC4282 verwendet, um die MOSFET-SOA-Anforderungen vom Einschaltwiderstand zu entkoppeln. Große SOA ist wichtig für Situationen, in denen starke Spannungen in Anlaufstößen, Stromgrenzwerten, Eingangsspannungsschritten usw. auftreten Niedriger Einschaltwiderstand reduziert Spannungsabfall und Leistungsverlust während des normalen Betriebs, wenn es vollständig eingeschaltet wird, aber dies sind widersprüchliche Anforderungen, da sich MOSFET SOA typischerweise verschlechtert, wenn sich der Einschaltwiderstand verbessert Verfügt über einen Pfad, der mit Spannungs-MOSFETs umgehen kann, und einen anderen Pfad, der einen MOSFET mit geringem Widerstand aufweist. Dies wird als stufenweise Startkonfiguration bezeichnet. Im Allgemeinen wird die Spannungsbehandlung während der Anlauf-, Strombegrenzungs- und Eingangsspannungsschritte behandelt Der Pfad ist eingeschaltet, während der RDS (ON) -Pfad ausgeschaltet bleibt.Der RDS (ON) -Pfad wird während des normalen Betriebs eingeschaltet, um denStresspfad zu umgehen, wodurch ein niedriger Widerstandspfad zum Laststrombereitgestellt wird, wodurch Spannungsabfall und Leistung reduziert werden Verlust Abhängig von der Größe der MOSFET-Spannung beim Start gibt es zwei abgestufte Startkonfigurationen, geringe Spannung (Abbildung 4) und hohe Spannung. Stromniveaus unter 50A und parallele und spannungsarme Stufenkonfigurationen werden für Anwendungen bis zu 50 A empfohlen. Die niedrigsten MOSFET-Kosten werden durch eine spannungsarme Staging-Konfiguration im Vergleich zu einem Einzelpfad-Design auf Kosten von Übergangsbedingungen bereitgestellt Der unterbrechungsfreie Betrieb ist begrenzt und kann nicht mit Laststrom gestartet werden Parallele und hoch beanspruchte gestufte Konfigurationen können eine Last starten und längere Timeout-Fehlerzeitgeber bereitstellen, die über längere Dauer von Überlastbedingungen und -eingängen arbeiten Spannung stufenloser Betrieb ohne Unterbrechung.
Fazit
In den letzten zwei Jahrzehnten hat die Anzahl von elektronischen Systemen, die in Automobilen verwendet werden, rapide zugenommen, angetrieben durch Funktionen wie Servolenkung, ABS-Bremsen, Komfort, Fahrsicherheit und Unterhaltung usw. Während sich Autos in Richtung vollständige Konnektivität und volle Autonomie bewegen, Die zunehmende Verbreitung elektronischer Systeme beschleunigt sich, und der Bedarf an kostbarer Batterieleistung wird erhöht.Eine sorgfältige Überwachung der Stromversorgung in Verbindung mit der Abschaltung leerlaufender Systeme erhöht die Effizienz der Batterie.Der Leistungsschalter LTC4282 entbindet die Notwendigkeit elektrischer Daten auf Platinenebene Durch die Messung des Strom- und Energieverbrauchs jedes einzelnen Subsystems wird der Messaufwand für die Gesamtleistung und den Energieverbrauch des Fahrzeugs reduziert. Der LTC4282 erleichtert die Hochstrom-Stromkreise im Kilowattbereich durch seinen neuartigen Dualstrompfad, der auf verschiedene Arten konfiguriert werden kann Das Board-Design ermöglicht sowohl große SOA als auch kleinen On-Widerstand im selben Design.