소개
오늘날의 자동차에서는 시트 히터, 에어 컨디셔닝, 네비게이션, 인포 테인먼트, 주행 안전 등의 시스템이 쾌적함과 운전 경험을 향상시키기 위해 설계되었으며, 이러한 시스템으로부터 자동차의 다양한 기능을 발전시키는 전자 시스템을 이해하기 쉽습니다 장점 가스 구동 차량에 전자 부품이 하나도 없을 때 100 년 전만해도 상상하기 힘들었습니다. 세기의 전환기에 자동차가 크랭크를 시작하고 헤드 라이트가 아세틸렌 가스로 밝혀졌습니다. 당신은 또한 보행자에게 메시지를 보내기 위해 벨소리를 사용할 수 있습니다. 요즘 자동차는 전자 시스템의 교차점에 있으며 기계 시스템 사용을 최소화하고 사람들의 삶에서 가장 크고 비싼 '디지털 도구'가되고 있습니다. 가용성 및 환경 적 이유뿐만 아니라 내연 기관, 하이브리드 및 모든 전기 자동차의 안전 운전에 대한 수요가 증가하면서 시장은 "디지털"교대의 원동력 인 점차 가솔린에 대한 의존도를 점차 감소시키고 있습니다.
점점 더 많은 기계 시스템이 전자 시스템으로 대체됨에 따라 전력 소비 및 전력 소비 모니터링 방법이 점점 더 중요 해지고 있으며 전기 자동차의 전력 소비를 정확히 모니터링하면 운전자가 더욱 사실적으로 될 것입니다. 하이브리드 전기 자동차 소유자는 가솔린 구동 엔진을 사용하여 집을 운전할 수있는 장점을 가지고 있으며, 자동차 운전자는 주행 거리에 대해 걱정할 가능성이 높습니다. 자동차는 충전소에서만 충전 할 수 있고 현재 충전소는 드물고 배터리가 충전되는 데 몇 시간이 걸릴 수 있으므로 각 전자 서브 시스템의 전력 소비를 지속적으로 정확하게 모니터링하는 것이 중요합니다. 모니터링 정보에 따라, 또한 이동 거리에있는 배터리 전원을 절약하기 위해 운전중인 운전자에게 조언 할 수 있습니다. 유휴 모듈을 전원 버스에서 분리하면 전력 소비가 더욱 감소됩니다. 서브 시스템의 전류 및 전력을 모니터링하면 차량의 장기 성능 추세, 고장 예방 실패 예측, 자동차 정비 공장, 진단 시스템으로 보내야 할 서비스 요청 표시 전력 및 에너지 모니터링의 혜택을 위해 무선 데이터 및 고장 기록을 통해 액세스, 신속하게 디버깅 및 수리 비용과 다운 타임을 줄일 수 있습니다.
전력 소비를 모니터링하고 제어하는 여러 가지 방법
전자 시스템의 전력 소비를 모니터하기 위해, 상기 ADC 입력 범위가 모니터링되는 전압보다 작은 경우. 당신은 저항 분압기 (도 필요할 수 연속적 전류를 측정하는 전압 디지털 변환기 (ADC)에 전압 아날로그 직접 측정 할 수있는 것이 필요하다. (1) ). 전류를 측정하기 위해, 전력 공급은 측정 된 압력 강하. 도시 된 바와 같이, 상호 컨덕턴스 증폭기 (1)는 현재의 이득 설정 저항을 통해 흐르는 높은 측 전류 출력으로 검출 된 전압 변환 경로에 감지 저항기를 배치해야 전력 소모를 최소화하기 위해 ADC 전압 공급에 적합한 접지 기준 및 부하 전류 비례를 생성하기 위해서는 수십 밀리 볼트의 풀 스케일 검출 전압 제한이 필요합니다. 따라서 증폭기 입력 오프셋은 100μV이. 전력을 계산하기 위해, 데이터는 ADC의 ADC 마이크로 컨트롤러 또는 승산 전압 측정 값 및 전류 측정 값을 구현하는 디지털 인터페이스 프로세서를 통해 액세스한다. 에너지 소비를 모니터링하는 시간 전력 수치 이상 (합산) 축적 된 필요 .
스위칭 전원 공급 장치에 일반적으로 차량의 전기 시스템에 전자 릴레이에 사용한다. 공간을 절약하기 위해, 릴레이 균일하게 적용될 수함으로써 동일한 회로 보드의 모든 구성 요소를 생성하는, N 채널과 P 채널 MOSFET 및 기타 고체 상태 스위치로 치환하고 것 솔더 플로우 공정 어셈블리 P- 채널 MOSFET의 PCB 디자인은 게이트를 로우로 끌어 온다. 게이트를 입력 전압에 연결하여 턴 오프된다. N 채널 MOSFET과 비교하여, P 채널 MOSFET 리드 동일한 저항을 사용하면 비용이 더 많이 들고 선택 폭이 좁아서 전류 레벨이 10A (10A 이상)로 제한된다 .N 채널 MOSFET은 대용량 전류를 처리하기위한 최상의 선택이지만 게이트 전압을 증가시키는 차지 펌프가 필요하다. 예를 들어, 12V 입력은 22V의 게이트 전압을 필요로하는데, 이는 MOSFET 게이트가 입력보다 10V 높은 것을 의미합니다. 그림 2는 전원 스위치 회로의 구현을 보여줍니다.
공통 전원 버스는 보드 또는 모듈에서 발생할 수있는 단락 및 과부하 오류에 대한 보호 장치가 필요합니다. 회로 차단기 기능을 구현하려면 그림 1의 증폭기 출력을 과전류 임계 값과 비교하여 도 게이트 드라이버를 여는. 반응이 느리고, 상기 마진이 너무 넓 퓨즈 보드 공간을 절약하기 위해 교체해야 후 때문에 2. 본 실시 예에서는, 퓨즈, 퓨즈를 대체는, 보호 및 자동차 전력 버스를 모니터로 전환하는 것이 바람직 전원 흐름, 통합 솔루션 사용
통합 전력 제어 및 원격 측정 솔루션
LTC4282는 핫 스왑 컨트롤러 및 회로 차단기 에너지 원격 및 EEPROM 제공 (도. 3), 이중 전류 경로 혁신적인 기능 고전류 애플리케이션의 요구를 충족. 외부 제어기는 N을 제어 MOSFET의 채널은 상쇄 간섭을 방지하기 위해 평활 대 용량 커패시터 전력 입력 공급 될 수 있으며, 입구에서 발생하므로와 33V. LTC4282 회로에 2.9V의 범위의 전원 끄기 안전 확보 전류 레벨에 도달 0.7 %의 정확도 또는 I2C / 된 SMBus 디지털 인터페이스 보드를 통해 16 비트 ADC (12)와 전원 단자 플레이트. 전압, 전류, 전력 및 에너지보고 내부 EEPROM은 설정 레지스터 및 비 장애 기록 데이터를 제공하는 Sexual Storage는 개발 및 현장 운영 중 디버깅 및 고장 분석을 가속화합니다.
LTC4282는 과전류 설계를 최소화하는 2 % 정확도의 전류 제한 회로 차단기를 갖추고있어 고전력 레벨에서 더욱 중요하다. 과전류 상황에서 LTC4282 스냅 백 전류 제한은 조정 가능한 타임 아웃 기간 동안이를 유지한다 일정한 MOSFET 전력 소비 타이머가 만료 된 후 회로 차단기가 결함 모듈과 유틸리티 전원 버스 사이의 연결을 열어 주며 유휴 모듈은 전력을 절약하기 위해 전원 버스의 연결을 끊습니다 디지털 방식으로 구성 할 수있는 회로 차단기 임계 조정로드와의 동적 변경을 가능하게 작은 저항 값을 검출 저항의 선택을 용이하게한다. 여덟 개 조정 임계 경고 신호를 방지하기 위해 발행 될 때 모니터링 된 전기 파라미터, 최소 및 최대 값을 기록 회로 기판은 치명적인 손상을 일으 킵니다.이 MOSFET은 지속적으로 모니터링되어 낮은 게이트 전압 및 드레인 - 소스 간 단락 또는 큰 전압 강하와 같은 이상을 탐지합니다.
SOA 공유 경로
LTC4282는 단일 전원을 제어하지만, 부하 전류에 대해 2 개의 병렬 제한 전류 경로를 제공한다. 기존의 단일 컨트롤러를 사용하는 대형 전류 보드는 다중 저항을 병렬로 사용하여 온 저항을 줄이지 만, 안전하게 과전류 오류를 견딜 수 있도록 더 큰 안전 동작 영역 (SOA)를 가지고, 그것은 가정 할 수없는 현재의 동안 병렬로 공유 현재 MOSFET은. 또한, 높은 전류 레벨에서 MOSFET의 선택이 좁아 제한 기능 때문에, 가격, SOA의가 주기적으로 업데이트하여 두 개의 일치하는 전류 제한 정확한 경로로 전류를 분리하여 RDS (ON) 삭제할 수 없습니다, LTC4282 MOSFET은 보장합니다 그 두 개의 전류 공유 과부하 상황에서도. 응용 프로그램 (100A)에 대한 현재 디자인의 각 통로 (50A)에 대한 제한 때문에이 SOA의 제 반 MOSFET의 선택 범위를 넓힐 줄이고, 비용을 감소시킨다. 이는 두 때문에, '검색'또는 '평행'구성으로 설명된다 경로는 유사한 MOSFET 및 감지 저항을 사용하여 설계되었습니다.
또한 SOA에 대한 LTC4282 듀얼 MOSFET 전류 경로는 입력 전압 제한 단계 돌입 전류를 시작 큰 SOA 큰 응력의 경우. 온 저항 디커플링 상기 항 등이 중요하다. 때 MOSFET의 게이트 완전히 온되면, 낮은 온 저항은 정상 동작시의 전압 강하 및 전력 손실을 줄일 수있다. 그러나, 이러한 요구를 상충되는 상기 MOSFET SOA는 통상적으로 온 - 저항 개선 열화되기 때문이다. LTC4282에의 사용을 허용 MOSFET 경로는 스트레스 상황을 처리 할 수있는 데, 및 온 저항 MOSFET의 로우를 갖는 다른 경로.이 계층 시작 구성이라고한다. 일반적으로, 시동시, 입력 전압은 전류 한계 응력 처리 공정 경로를 전환하고, RDS (ON)로 떨어져 유지된다. 바이 패스 경로 RDS (ON)이되어 전압 강하 및 전력을 줄여 정상 운전시 부하 전류를위한 낮은 온 저항 경로를 제공하고, 응력 경로를 온 손실 시동시 MOSFET 응력의 크기에 따라 낮은 응력 (그림 4)과 높은 응력의 2 가지 단계 시작 구성이 있습니다. 구성을 시작 상기 병렬 50A 이하의 전류 레벨을인가하고, 낮은 응력 등급 애플리케이션 50A. 단일 경로 디자인 비교 추천 응력 등급 시작, 일시적인 경우의 비용을 제공하도록 구성된 저비용 MOSFET의 최저 연속 운전 용량 이하로 제한하고 시작하기 위해 제공 될 수있다 높은 응력 및 병렬 구성 출발. 부하 전류를 시작하여 완료 할 수없고, 장기간로드 결함 타이머 타이밍 사이클은 지속 시간이 과부하 상태 입력에서 더 길어질 수있다 중단없는 전압 무단 작동.
결론
지난 20 년 동안, 구동 파워 스티어링, ABS 브레이크, 편리 성, 교통 안전, 엔터테인먼트 및 기타 기능, 자동차에 사용되는 전자 시스템은 인터넷의 포괄적 인 개발에 차와 함께. 빠른 속도로 증가하고있다 여행의 방향을 완전히 독립적, 전자 시스템이 귀중한 배터리 전원에 대한 수요를 증가 증가를 가속화 할 것이다. 플러스 조심 모니터링 가까운 유휴 전력 시스템 배터리가 보드 레벨 전기 데이터를 제공하여 효율성을 개선 할 것으로 예상된다, LTC4282 회로 차단기는 감소 전력 및 각 서브 시스템의 에너지 부하를 측정하고, 따라서, 전체 차량의 측정 및 전력 소비의 부담을 감소시킨다. 다양한 방식으로 구성 될 수의 신규 이중 전류 경로와, LTC4282 크게 대전류 회로 kw 용이 기판 설계는 동일한 디자인에 모두 큰 SOA를 제공 할 수 있고, 온 - 저항이 작은을 제공한다.