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[原创] 再谈车载电子防反接电路

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发表于 2020-3-23 21:40:17 | 显示全部楼层 |阅读模式

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关于reverse battery protection cirucit ,之前和大家一起总结过。可参阅:[color=var(--weui-LINK)]车载电子典型防反接电路分析
如前文中提到的:使用schottky diode的优势是其reverse current blocking 作用,应对各种pulse测试特别好用。但是大功耗的系统中由于二极管自身功耗的问题就没办法使用了。有没有两全其美的方案呢?当然有,市面上出现了专门针对车载应用场景的器件,ideal diode controller。今天就和大家一起来了解下。



01
Ideal diode controller的前世


其实这个东东之前就存在,咱们还要从工业服务器中常用的电源冗余电路说起。如下图左边,用schottky diode进行电源冗余备份同样存在着压降和功耗问题,右边使用专门的mosfet控制器,要注意mosfe内部寄生二极管没有show出来。控制器检测到mosfet的D和S之间的正压差时就认为power supply 有问题,所以关掉一个power supply, 另一个就无缝补上。

640?wx_fmt=png.jpg


01Ideal diode controller的今生

把前面提到的器件稍作改良应用到车载领域就是 Ideal Diode Controller.如字面意思,理想的二极管。想象一下这个东西结合了schottky diode 的反向blocking的特点,同时正向导通几乎没有压降,更不要提什么功耗问题。当然也有不用叫法,比如smart fet 或者Active Rectifier Controller。


下图为Ideal diode的典型电路。Nmosfet 作为passing fet, 反向的时候内置二极管可以blocking 反向电流。Battery正向的时候,通过mosfet内部二极管导通到drain. 然后内部的charge pump 负责驱动Nmos, 保证Gate 电压源高于source电压。保证足够低的正向rds on。同时候,内部集成的比较器侦测是否有反向电流产生,检测的反向后,内部逻辑快速关断Nmosfet。

640?wx_fmt=png.jpg

下图为TI的一颗产品的内部框图,比较详细一点。

640?wx_fmt=png.jpg



03
典型应用



如下图典型应用,D1作为traisient proteciton, 一般此处可用两个二极管背靠背保护。
640?wx_fmt=png.jpg


这种器件都带有on off功能,可通过IO去控制。如下,这颗器件本身是有一个on off的引脚的,至于为什么不直接用on off pin去控制,我想可能是芯片有些bug吧。 640?wx_fmt=png.jpg

另外一家的产品,大体一致,细节处有些许区别,在这不做介绍。
只是在这提一下此处TVS的选择。一方面要满足叠加pulse 测试的时候后端电压不要超过40V以免损坏controller和其他器件(具体要看器件手册),另外一个就是TVS本身不要损坏。所以此处的TVS Vbr选取不能过大,特别是随温度增加Vbr也会增加,大了以后容易出现超过40V的情况,另外太小了自身吸收能力太大,有可能会损坏。典型值33V左右的比较合适。当然一般知道OEM的pulse 5b要求以后可以适当选型已达最优的结果。
640?wx_fmt=png.jpg






03
使用效果



因setup比较麻烦,此处引用供应商的测试数据。主要是考量ISO7637和ISO16750的部分测试。
640?wx_fmt=png.jpg
640?wx_fmt=png.jpg


Pulse 1的情况,类似二极管的效果。

640?wx_fmt=png.jpg

叠加交流耦合的情况。

640.jpg

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输入短暂跌落,后级电压几乎没变化
640?wx_fmt=png.jpg
在这要顺便提一下某个OEM的测试要求,电压跌落到0v保持几个ms,  要求MCU要正常工作不能报fault。这种情况下用这个Ideal Diode Controller就好用多了,要不然不知道后面的大电容要放多大才能hold住。
640?wx_fmt=png.jpg
640?wx_fmt=png.jpg

05
Summary


总结一下,Ideal diode controller 主要一下优点:
1,Low forward conduction loss
2,Fast reverse blocking
3,Low shutdown curret
4,Fast load transient response

但是典型的缺点就是贵。当然对于面向高级别辅助驾驶的产品就不在乎这点钱了。也有牛人用分离电路搭出了类似的方案,因为不是本人的原创,在这不做说明。简言之就是对照芯片框图结合模电知识。



声明:
以上仅为个人观点。更多分享,欢迎关注“硬核汽车电子”公众号

发表于 2020-5-3 01:36:39 | 显示全部楼层
f非常好的介绍。
发表于 2020-5-15 14:25:41 | 显示全部楼层

谢谢.非常好的介绍。
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