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汽车电子保护电路设计

时间:11-26 来源:凌力尔特公司 点击:

输出箝位在24V左右,如果输入降至低于9V就断接

总的功耗由"TIMER"引脚限制,这个引脚记录MOSFET调节输出所用的总时长。如果过压状态持续超过15ms,那么LT1641就停机并允许MOSFET停止输出调节。在大约半秒钟以后,该电路尝试重新启动。这种重启周期一直持续,直到过压状态消失并恢复正常工作为止。处理过流故障的方法与图2描述的方法相同。

电池反向保护

简单地增加一个串联二极管,就可以给图2或图3所示电路增加电池反向保护功能。

图 3:调整箝位电压以在输入浪涌上升时箝位,保护MOSFET免受功率过度消耗的影响

在大多数情况下,采用普通p-n二极管就可以,如果正向压降很重要,可以选择肖特基二极管。在隔离二极管中的功耗不可接受的关键应用中,图4所示的简单电路就可以解决这个问题。

图 4:用于图2和图3的电池反向保护

在正常工作情况下,MOSFET Q2的体二极管正向偏置,并传送功率至LT1641。LT1641接通时,Q2栅极获得驱动,从而完全接通。如果输入反向,那么Q3的射极就被拉低至低于地电平,Q3接通,从而将Q2的栅极拉低并保持其接近Q2的源极电平。在这种情况下,Q2保持断开状态,并隔离反向输入,使其不能到达LT1641和负载电路。微安级电流流经1MΩ电阻,到达LT1641的"GATE"引脚。

高压LDO用作电压限幅器

最高输入电压额定值为25V或更低的降压稳压器(如LT1616)一般不考虑用于汽车应用。然而,如果与 LT3012B/LT3013B等低压差(LDO)线性稳压器结合使用,在输入电压上的缺点就可以轻松克服。这种尺寸小、效率高的组合如图5所示,可以在汽车环境中提供3.3V输出。

图 5:LT3013B用作电压限幅器

LT3013B拥有4V至80V的宽输入电压范围,并集成了电池反向保护功能,无需特殊电压限制或箝位电路,因此节省了成本和电路板面积。在以适中的负载电流工作时,LDO稳压器的效率近似等于VOUT/VIN。如果VOUT比VIN低得多,那么LDO的效率就会下降。例如,将12V输入降至3.3V输出时,效率仅为28%。

在图5中,通过让LT3013B在正常输入电压范围内以低压差方式工作实现更高的效率。在这种情况下,LT3013B的输出电压设定为24V。该LDO的输出电压仅比VIN低400mV,它以97%的效率为LT1616降压型稳压器供电,而且电压恰好在正常工作电压范围的中间。在负载突降情况下,VIN可能迅速升至高达80V,但是在VIN超过24.4V时,LT3013B将调整它的输出,并将其有效地"限制"在24V,这刚好在LT1616开关的额定电压范围内。如果VIN上升至高于24.4V,该LDO的效率会下降,但是这种情况持续时间很短,不会产生什么不良后果。

LT1616将LT3013B受到限制的输出转换为3.3V。在12V输入时,该开关的效率大约为80%。在冷车发动时,汽车的电压可能降低至5V。在这种情况下,LT1616的输入电压为4.6V,恰好处于它的工作电压范围之内。LT3013B LDO稳压器与LT1616开关结合,在不牺牲效率的前提下,可在12V汽车电气系统典型的宽工作电压范围内提供稳定的3.3V输出。

一个集成度更高的解决方案是LT3437。LT3437是一个200kHz的单片降压型稳压器,它的输入电压范围为3.3V至80V。其在无负载时的100uA低静态电流是今天始终保持接通系统所必需的。可以在LT3437的输入端串联一个低成本的二极管以提供电池反向保护。

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