汽车电源的监视和开关

。该控制器通过控制外部 N 沟道 MOSFET，可平滑地给大容量电容器加电，从而避免出现输入电源干扰以及电流达到破坏性水平，因此可确保电源在 2.9V 至 33V 范围内安全接通和断开。LTC4282 位于通往电路板电源的入口，其准确度为 0.7% 的 12 位或 16 位 ADC 通过一个 I²C/SMBus 数字接口报告电路板电压、电流、功率和能耗。内部 EEPROM 为寄存器设置和故障记录数据提供非易失性存储，从而可在开发过程中及现场运行时，加速调试和故障分析。

图 3：具功率 / 能量遥测功能和 EEPROM 的 LTC4282 电路断路器

LTC4282 具准确度为 2% 的电流限制电路断路器，最大限度减少了过流设计，这在大功率时更加重要。在出现过流情况时，LTC4282 折返电流限制，以在可调超时时间内保持恒定 MOSFET 功耗。定时器到了定时时间后，电路断路器断开故障模块和公用电源总线的连接。空闲模块也可以断开与电源总线的连接以节省功率。能够以数字方式配置的电路断路器门限允许随负载变化进行动态调节，方便了小电阻值检测电阻器的选择。所监视电气参数的最小值和最大值都记录下来，当超过 8 位可调门限时，就发出警示信号。为了防止给电路板造成灾难性损坏，这些 MOSFET 受到连续监视，以发现异常情况，例如低栅极电压和漏-源短路或大的压差。

SOA 共享路径

虽然 LTC4282 控制单个电源，可是它为负载电流提供了两条平行的电流限制路径。采用传统单路控制器的大电流电路板使用多个并联的 MOSFET 以降低导通电阻，但是所有这些 MOSFET 都需要具有大的安全工作区 (SOA) 以安然承受过流故障，这是因为不能假设并联的 MOSFET 在电流限制期间分担电流。另外，MOSFET 的选择范围在较高的电流水平上变窄，价格走高，而且 SOA 的水平跟不上 R_DS(ON) 的下降。通过把电流分离到两条精准匹配的电流限制路径之中，LTC4282 可确保两组 MOSFET 即使在过载情况下也将均分电流。对于 100A 应用，每条路径的设计电流限值为 50A，因而把 SOA 要求减低了一半，拓宽了 MOSFET 的选择范围，并降低了其成本。这被称为一种 "匹配" 或 "并联" 配置，因为两条路径是采用相似的 MOSFET 和检测电阻器设计的。

此外，LTC4282 的双电流路径还用于使 MOSFET SOA 要求与导通电阻脱钩。大的 SOA 对于启动浪涌、电流限制和输入电压阶跃等具有巨大应力的情况是很重要的。当 MOSFET 栅极完全接通时，低的导通电阻可降低正常操作期间的电压降和功率损耗。不过，这些是存在冲突的要求，因为 MOSFET SOA 通常随着导通电阻的改善而变差。LTC4282 允许采用一条具有一个能处理应力情况之 MOSFET 的路径，和另一条具有低导通电阻 MOSFET 的路径。这被称为一种分级起动配置。一般来说，在启动、电流限制和输入电压阶跃期间应力处理路径接通，而 R_DS(ON) 路径则保持关断。R_DS(ON) 路径在正常操作过程中接通以旁路应力路径，为负载电流提供一条低导通电阻路径，从而减少电压降和功率损耗。视启动时 MOSFET 应力大小的不同，有两种分级起动配置，即低应力 (图 4) 和高应力。高应力分级起动配置推荐用于 50A 以下的应用电流水平，而并联和低应力分级起动配置则推荐用于 50A 以上的应用。与单路径设计相比，最低的 MOSFET 成本由低应力分级起动配置提供，代价是在瞬变情况下不间断运行的能力受限，而且不能利用负载电流完成启动。并联和高应力分级起动配置可启动一个负载并提供计时周期较长的故障定时器，可在持续时间较长的过载条件和输入电压阶跃情况下不间断地运行。

图 4a：低应力分级起动配置可为 >50A 的应用提供最低的成本

图 4b：利用低应力分级起动配置实现启动：GATE1 首先接通以对输出进行涓流充电 (具有一个 2A 的低浪涌电流水平)。GATE2 在 SOURCE (输出) 变至高于电源良好门限时接通。

结论

在过去 20 年，在动力转向、ABS 刹车、便利性、行车安全、娱乐等功能的驱动下，汽车中采用的电子系统一直在快速增加。随着汽车向全面互联和完全自主行驶的方向发展，电子系统的增加还会加速，这增大了对珍贵的电池功率的需求。仔细的功耗监视加上关闭空闲系统有望提高电池使用效率。通过提供电路板级电气数据，LTC4282 电路断路器减轻了测量每个子系统的功率和能耗的负担，因此减轻了整个车辆功率和能耗的测量负担。凭借其新颖和能够以多种方式配置的双电流通路，LTC4282 极大地方便了大电流千瓦级电路板的设计，允许在同一设计中既提供很大的 SOA，又提供很小的导通电阻。