汽車功率ic涵蓋的範圍很寬,它包含汽車電子的ic應用系統和功能元件。它們都有乙個主要的功能,既實現從幾毫瓦到幾千瓦的電能的**、變換或驅動。這些ic的工作範圍和12v、24v和48v的汽車電氣系統電壓相適應。範圍從簡單的mosfet、到帶有整合保護電路和診斷功能的高邊、低邊和橋式開關、線性電源調整ic和開關電源調整ic,一直到用於abs和安全氣囊等安全系統的高整合asic。汽車電子系統中的功率開關有高邊(hsd)、低邊(lsd)和橋式開關。
在系統的設計中是採用功率ic中到底是採用高邊開關還是低邊開關, 對於低邊的驅動,需要考慮以下的細節:
負載的正常電流有多大?最大電流是多少?
負載是否為容性?如果是容性,衝擊電流是多少?
負載是否為感性? 如果是感性,關斷時的能量?
負載的控制方式是on/off方式還是pwm?如果是pwm,頻率和占空比是多少?
負載的工作環境溫度是多少?極限溫度是多少?
系統如果ground open,對負載有何影響?
需要功率ic的封裝方式是smt還是通孔方式的?如果是smt,有多大的面積連線到功率ic的散熱片? 如果是通孔方式,採用什麼形狀的散熱器?
負載是否需要診斷?如果需要,需要哪些診斷?過流,過壓,過溫還是短路等?
負載是否有以下的應用(reverse battery, load dump, over voltage,etc)?
對於功率ic中中高邊驅動, 需要考慮以下的技術細節:
負載正常電流有多大? 最大電流是多少?
負載是否為容性?如果是容性,衝擊電流是多少?
負載是否為感性? 如果是感性,關斷時的能量?
負載的控制方式是on/off方式還是pwm?如果是pwm,頻率和占空比是多少?
負載的工作環境溫度是多少? 極限溫度是多少?
需要功率ic的封裝方式是smt還是通孔方式的?如果是smt,有多大的面積連線到功率ic的散熱片? 如果是通孔方式,採用什麼形狀的散熱器?
負載是否需要診斷?如果需要,需要哪些診斷?過流,過壓,過溫還是短路等?
負載是否有以下的應用(reverse battery, load dump, over voltage,etc)?
以下給出了在採用hsd和lsd在驅動負載時的一些比較:
1)通態電阻
nmos的的通態電阻比pmos在同樣的條件下要小。這是因為,電子的導通速度比空穴快,因而影響到通態電阻。也是因為為了追求低的通態電阻,在某些高邊的驅動應用,用充電幫浦加上nmos來完成pmos作為高邊的應用,付出的代價是**變高,驅動電路也比lsd複雜。
2)取樣電路
對於hsd的保護,如果需要電流取樣,須用差分的配置才能實現電流取樣;而對於lsd,採用單端配置就可以。由於採用差分電路成本高於採用單端的成本,所以從這個意義上說,lsd比hsd具備成本優勢。
3)線制的要求
由於現在的汽車的多為負極搭鐵,採用hsd給負載供電有一系列的好處。如果負載的一端直接接在底盤的地上,則只需要一根線給負載供電,這就節省了系統的成本。
4)失效對系統的影響
這是依據系統的要求,選擇哪種型別的負載。在飛機的負載失效型別中,如果負載失效,最安全的方式是讓負載繼續執行下去;而對於汽車的負載應用,則正好相反。例如在發動機管理的控制單元中,控制油幫浦的開關就是hsd。這是因為在大多數的情況下,當驅動模組失效時,是關掉油幫浦。這種設計對於當發生車禍或系統失效時是非常有利的。
下表給出了對於hsd和lsd的全面比較:
綜上所述,無論是採用lsd還是hsd,都是各有優劣。最終在汽車電子模組中選用那種方式的驅動,還是要在哪種場合的應用,診斷型別,失效後造成的危險,綜合考慮後才能作出折衷的選擇。
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