Introducción
En los automóviles de hoy en día, los sistemas de calefacción de asientos, aire acondicionado, navegación, información y entretenimiento, seguridad en la conducción y similares están diseñados para mejorar la comodidad y experiencia de conducción. A partir de estos sistemas, es fácil comprender los sistemas electrónicos que alimentan varias funciones en el automóvil Los beneficios Ahora es difícil de imaginar hace más de 100 años cuando no había un componente electrónico en un vehículo propulsado por gas. En el cambio de siglo, el automóvil comenzó a tener una manivela y los faros se iluminaron con gas acetileno, También puede usar los tonos de llamada para enviar un mensaje a los peatones. Hoy en día los automóviles se encuentran en la unión de sistemas electrónicos, minimizando el uso de sistemas mecánicos y convirtiéndose en la 'herramienta digital' más grande y cara en la vida de las personas. La disponibilidad y las razones ambientales, así como el aumento de la demanda de combustión interna, la seguridad de conducción de automóviles híbrida y totalmente eléctrica, el mercado ha reducido gradualmente su dependencia de la gasolina, que es la fuerza impulsora detrás del cambio "digital".
A medida que más y más sistemas mecánicos son reemplazados por sistemas electrónicos, el consumo de energía y la forma de controlar el consumo de energía se vuelven cada vez más importantes. Monitorear con precisión el consumo de energía de un vehículo eléctrico finalmente hará que el conductor sea más realista. vehículos totalmente eléctricos, es probable que preocuparse por el problema de la distancia del viaje, ya que antes de llegar a su destino, la batería del coche puede quedarse sin preguntas jamás vehículos eléctricos híbridos propietarios tienen que depender de las ventajas de un hogar de conducción motor de gasolina, mientras que el tipo eléctrico único coche de la estación de carga, estaciones de carga ahora escasos, pero unas pocas horas, la batería se puede cargar. por lo tanto continuamente y controlar con precisión el consumo de energía de cada subsistema electrónico es muy importante. sobre la base de la información obtenida mediante el seguimiento, también puede sugerir que el conductor está circulando por una calle, el ahorro de energía de la batería para extender la distancia de recorrido. Off módulo de conexión inactiva al bus de energía puede reducir aún más el consumo de energía y el subsistema de supervisión de la alimentación actual, sino que también puede revelar anomalías relacionadas con el rendimiento a largo plazo del vehículo tendencias, predecir fallos en caso de fallo, marcado para enviar a los sistemas de diagnóstico de solicitud de servicio taller de reparaciones auto Con el fin de beneficiarse de la potencia y energía de vigilancia, acceso a través de los datos inalámbricos y el registro de faltas, puede depurar de forma rápida y reducir los costos de reparación y el tiempo de inactividad.
Varios métodos para monitorizar y controlar el consumo de energía
Para supervisar el consumo de energía de un sistema electrónico, es necesario medir continuamente la corriente y el voltaje puede ser medido directamente por un análogo de tensión al convertidor digital (ADC). Si el rango de entrada ADC es menor que la tensión monitorizada, puede ser necesario un divisor de tensión resistivo (Fig. 1 ). con el fin de medir la corriente, la fuente de alimentación tiene que ser colocado en la trayectoria de una resistencia de detección, entonces la caída de presión medida. como se muestra, de transconductancia amplificador 1 convierte la tensión detectada en una salida de corriente del lado de alta, la corriente que fluye a través de las resistencias de ajuste de ganancia- es producir una, a gran escala de tensión límite de detección con referencia a masa y proporcional a la corriente de carga y el voltaje alimentado a la ADC adaptado con el fin de minimizar el consumo de energía de decenas de milivoltios. por lo tanto, el desplazamiento de entrada del amplificador tiene que estar por debajo 100μV. con el fin de calcular la potencia, los datos deben ser accedido a través del microcontrolador ADC ADC o unos procesadores de interfaz digital para implementar lecturas de voltaje de multiplicación y lecturas actuales. para supervisar el consumo de energía, requiere acumulada (resume) sobre las lecturas de potencia de tiempo .
Para la fuente de alimentación de conmutación, típicamente en el sistema eléctrico del vehículo se utilizará en relés electromecánicos. Para ahorrar espacio, el relé se puede sustituir con la N-canal y MOSFET de canal P y otros detectores de estado sólido, generando de este modo todos los componentes en la misma placa de circuito puede ser aplicada uniformemente y luego diseño proceso de reflujo montaje del PWB. MOSFET de canal P se enciende tirando de su nivel de la puerta, mediante la conexión de la puerta a la tensión de entrada está desconectado. en comparación con el MOSFET de canal N, P-MOSFET de canal en la guía Con la misma resistencia, el costo es mayor y la elección es limitada, limitada a mayores niveles de corriente (por encima de 10 A). Los MOSFET de canal N son la mejor opción para manejar grandes corrientes pero requieren bombas de carga para aumentar el voltaje de la compuerta Por ejemplo, una entrada de 12V requiere un voltaje de compuerta de 22V, lo que significa que la compuerta MOSFET está 10V por encima de la entrada. La Figura 2 muestra la implementación de un circuito de interruptor de potencia.
bus de energía común también es deseable proporcionar la protección contra sobrecarga y fallo de cortocircuito, estos fallos pueden ocurrir en cualquier placa o módulo. Con el fin de realizar las funciones de interruptor de circuito, se puede comparar la Fig. 1 y una salida del amplificador de sobre-corriente umbral, a fin de romper abrir el controlador de puerta en la Fig. 2. esta realización sustituyendo el fusible, el fusible debido a que la reacción es lenta, y el margen es demasiado ancha después de que el fusible necesita ser reemplazado con el fin de ahorrar espacio en la placa, es deseable para cambiar, la protección y la vigilancia del bus de energía automotriz El flujo de energía, el uso de soluciones integradas.
Soluciones integradas de control de potencia y telemetría
LTC4282 es un intercambiables en caliente controladores e interruptores de circuito, proporcionar telemetría energía y EEPROM (Fig. 3), con características innovadoras trayectoria de corriente dual para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de alta corriente. El controlador externo controla N el canal MOSFET, puede ser de potencia suave al condensador de gran capacidad, de alimentación de entrada para evitar la interferencia destructiva y alcanza un nivel de corriente, garantizando así la seguridad y fuera de la potencia en el rango de 2.9V a 33V. circuito LTC4282 ocurre en las entradas placa de entrada de potencia con una precisión de 0,7% o un ADC de 16 bits 12 a través de un tablero de I2C / SMBus digital de interfaz informa de la tensión, corriente, potencia y energía. EEPROM interna para registrar los ajustes y proporcionar datos de registro no falla Sexual Storage, que acelera la depuración y el análisis de fallas durante el desarrollo y la operación en el sitio.
LTC4282 con 2% de precisión del disyuntor de circuito limitador de corriente, diseñada para reducir al mínimo el exceso de corriente, que es más importante a alta potencia. Cuando se produce flujo a través, LTC4282 Foldback límite de corriente, para permanecer dentro de un tiempo de espera ajustable MOSFET de potencia constante. temporizador de tiempo después de que el interruptor de circuito temporizador para desconectar el módulo defectuoso y un bus de energía común. módulo de inactividad puede ser desconectado del bus de energía para conservar la energía. el interruptor automático se puede configurar de manera digital, ajuste de umbral permite cambios dinámicos con la carga, un valor de resistencia pequeña para facilitar la selección de la resistencia de detector. parámetros eléctricos monitorizados se registran valores mínimo y máximo, cuando más de ocho umbral ajustable, una señal de aviso se emite a fin de evitar Las placas de circuito causan daños catastróficos. Estos MOSFET se monitorean continuamente para detectar anomalías tales como bajo voltaje de compuerta y cortocircuitos de drenaje a fuente o grandes caídas de voltaje.
Ruta compartida SOA
Aunque un solo control de potencia LTC4282, pero proporciona dos trayectoria de corriente en paralelo para limitar la corriente de carga. Tarjeta de circuitos a gran corriente único convencional del controlador usando una pluralidad de MOSFET en paralelo para disminuir la sobre-resistencia, pero todos requieren MOSFET tiene un área de funcionamiento seguro más grande (SOA) con el fin de soportar con seguridad el fallo sobre corriente, que no puede ser asumida debido a que el MOSFET corriente compartida en paralelo durante limitación de corriente. Además, la elección del MOSFET en un alto nivel de corriente se estrecha, los precios, el SOA no puede mantener y soltar RDS (oN) por la separación de la corriente en la trayectoria precisa de límite de corriente de dos emparejado, LTC4282 MOSFET se asegurará de que los dos de corriente compartiendo incluso en una situación de sobrecarga. para aplicaciones 100A Cada una con un límite de corriente de diseño de 50 A, que reduce los requisitos de SOA a la mitad, la ampliación de la elección de los MOSFET y la reducción de su costo se denomina configuración de "coincidencia" o "paralela" porque los dos La ruta está diseñada usando MOSFET y resistencias de detección similares.
Además, LTC4282 dual MOSFET trayectoria de corriente para SOA reivindicación mayor disociación on-resistencia. En el caso de gran gran estrés SOA comenzando corriente de irrupción etapa limitante de la tensión de entrada y similares son importantes. Cuando la puerta del MOSFET cuando se gira completamente en, una baja resistencia puede reducir la caída de tensión y la pérdida de potencia durante el funcionamiento normal. Sin embargo, estos requisitos son contradictorios, ya que el MOSFET SOA típicamente con la mejora de la resistencia de conexión se deteriora. LTC4282 permite el uso de una Tiene una ruta que puede manejar MOSFET de esfuerzo y otra ruta que tiene un MOSFET de baja resistencia. Esto se conoce como configuración de arranque por etapas. Generalmente, manejo de estrés durante el arranque, límite de corriente y pasos de voltaje de entrada. trayecto conmutado, y RDS camino (a) permanece apagado. RDS (oN) a la trayectoria de derivación está activado camino estrés, proporcionar un camino de baja resistencia para la corriente de carga durante el funcionamiento normal, reduciendo de este modo la caída de tensión y el poder Pérdida Dependiendo del tamaño de la tensión de MOSFET en el arranque, hay dos configuraciones de inicio por etapas, bajo estrés (Figura 4) y alto estrés. Los niveles de corriente por debajo de 50A y las configuraciones de etapas paralelas y de bajo estrés se recomiendan para aplicaciones de hasta 50 A. El costo de MOSFET más bajo en comparación con los diseños de ruta única es proporcionado por una configuración de etapas de bajo esfuerzo a expensas de condiciones transitorias La capacidad de funcionar ininterrumpidamente es limitada y no puede iniciarse con la corriente de carga. Las configuraciones en paralelo y de alto estrés pueden iniciar una carga y proporcionar temporizadores de fallas de tiempo de espera más largos que operan durante una mayor duración de las condiciones de sobrecarga y las entradas. Voltaje de funcionamiento continuo sin interrupción.
Conclusión
En los últimos 20 años, las características de la dirección asistida impulsado, frenos ABS, de conveniencia, la seguridad del tráfico, de entretenimiento y otros, sistemas electrónicos utilizados en los automóviles ha aumentado rápidamente. Con el coche para el desarrollo integral de Internet y completamente independiente de la dirección de la marcha, el sistema electrónico acelerará el aumento, lo que aumenta la demanda de energía de la batería preciosa. se espera además un cuidadoso seguimiento de cerca inactivo batería del sistema de energía para mejorar la eficiencia, proporcionando datos eléctricos a nivel de placa, disyuntor LTC4282 reducida medir la potencia y la carga de energía de cada subsistema, y por lo tanto reducir la carga de medición y consumo de energía de todo el vehículo. con su novedoso y trayectorias de corriente doble que se puede configurar de diversas maneras, LTC4282 facilitan enormemente kilovatios de circuitos a gran actuales El diseño de la placa permite tanto SOA grande como resistencia pequeña en el mismo diseño.