3 Cách Thiết Kế Hệ Thống Bảo Vệ Ngược Dòng Điện Từ Thấp (Iq) cho Ắc Quy Ô Tô

Đánh Giá

Đánh Giá - 9.6

9.6

100

User Rating: 4.7 ( 1 votes)

Ngày càng có nhiều mạch điện tử trong xe đã dẫn đến lượng pin cần được tiêu thụ tăng lên đáng kể. Để hỗ trợ các tính năng như ra vào không cần chìa khóa từ xa và bảo mật, pin tiếp tục cung cấp năng lượng ngay cả khi xe đang đỗ hoặc tắt máy.

    Vì tất cả các phương tiện đều chạy bằng nguồn pin hạn chế, nên bắt buộc phải tìm cách bổ sung thêm nhiều chức năng (đặc biệt khi thiết kế hệ thống điện phía trước ô tô) mà không làm tăng đáng kể điện năng tiêu thụ. Sự cần thiết phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về tương thích điện từ (EMC) (ví dụ: ISO7637 của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế và LV 124 của các nhà sản xuất ô tô Đức) ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế tổng thể của hệ thống bảo vệ ngược ắc quy phía trước. Một số OEM quy định tổng dòng điện khi xe đỗ ở mức dưới 100A trên mỗi bộ điều khiển điện tử (ECU) trong hệ thống cấp nguồn bằng pin 12V và nhỏ hơn 500µA trong hệ thống cấp nguồn bằng pin 24V.

    Trong bài viết này, tôi sẽ mô tả ba phương pháp để thiết kế hệ thống bảo vệ ngược dòng ắc quy ô tô có dòng điện tĩnh (Iq) thấp.

    Sử dụng T15 làm tín hiệu đánh lửa hoặc cảnh báo

    Cách đầu tiên để thiết kế hệ thống bảo vệ ngược pin Iq thấp là sử dụng T15 làm tín hiệu đánh lửa hoặc cảnh báo. T15 là thiết bị ngắt kết nối với ắc quy khi tắt hệ thống đánh lửa trên xe. Sử dụng T15 làm tín hiệu đánh thức bên ngoài là một phương pháp truyền thống để chạy ECU ở chế độ ngủ hoặc chế độ hoạt động. Hình 1 là một ví dụ.

    Hình 1: Bảo vệ ngược ắc quy trong ECU ô tô sử dụng T15 làm tín hiệu đánh thức

    Khi bật công tắc đánh lửa, T15 được kết nối với điện thế ắc quy (VBATT), đặt chân kích hoạt của diode lý tưởng ở mức logic cao . Bộ điều khiển diode lý tưởng ở chế độ tích cực điều khiển tích cực các FET bên ngoài để diode hoạt động lý tưởng đồng thời cho phép các mạch điều khiển bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) bơm sạc, điều khiển và hiệu ứng trường (FET). Khi xe dừng lại, T15 giảm xuống 0V và bộ điều khiển diode lý tưởng phản ứng với trạng thái tắt, điều này làm cho bơm sạc và khối điều khiển tắt, giữ mức tiêu thụ Iq dưới 3µA. Trong chế độ hoạt động này, FET bên ngoài bị tắt và diode bên trong của FET tạo thành một đường dẫn chuyển tiếp để cung cấp năng lượng cho tải. Giải pháp này yêu cầu hệ thống dây điện bổ sung tới ECU.

    Sử dụng tín hiệu đánh thức MCU và CAN của hệ thống

    Phương pháp thứ hai là sử dụng bộ vi điều khiển (MCU) của hệ thống và mạng khu vực bộ điều khiển (CAN) để đánh thức. Trong nhiều trường hợp, kênh liên lạc của hệ thống cho phép chế độ tắt Iq thấp. Hình 2 cho thấy một thiết kế hệ thống ví dụ sử dụng cách tiếp cận này.

    Hình 2: Bảo vệ ngược pin Iq thấp được điều khiển bằng cách sử dụng MCU và tín hiệu đánh thức

    CÓ THỂ Các bộ thu phát CÓ THỂ trong xe dịch các thông báo từ bus truyền thông tới bộ điều khiển tương ứng của chúng (thường là MCU). Bộ thu phát có thể chỉ ra khi không cần đến chức năng bằng cách ra lệnh chuyển sang chế độ chờ cho đến khi nó được đánh thức. Thông báo chuyển tiếp tại thời điểm này hướng dẫn bộ điều khiển đưa ra lệnh đưa hệ thống vào trạng thái công suất thấp, điều này được thực hiện bằng cách có tín hiệu kích hoạt của bộ điều khiển diode lý tưởng ở mức logic thấp. Với bộ thu phát tiên tiến hơn và chip cơ sở hệ thống, một thiết bị có thể xử lý nhiều chức năng của quá trình này và chuyển sang trạng thái năng lượng thấp hoặc thức dậy.

    Đề án này yêu cầu các tín hiệu điều khiển nội bộ từ MCU (điều khiển qua CAN).

    Sử dụng bộ điều khiển điốt lý tưởng thường mở Phương pháp thứ ba là sử dụng bộ điều khiển điốt lý tưởng thường mở. Bạn có thể tưởng tượng một thiết kế hệ thống không yêu cầu tín hiệu điều khiển để vào trạng thái công suất thấp. Trong thiết kế này, không cần thêm dây hoặc phụ thuộc vào phần mềm hệ thống để luôn bật bộ điều khiển diode lý tưởng, ngay cả ở chế độ ngủ. Kiểu thiết kế hệ thống này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bộ điều khiển diode lý tưởng có chỉ số Iq thấp, chẳng hạn như LM74720-Q1, LM74721-Q1 hoặc LM74722-Q1, như trong Hình 3. Các thiết bị này tích hợp tất cả các khối điều khiển cần thiết cho các thiết kế bảo vệ pin ngược tuân thủ EMC và bộ điều chỉnh tăng cường để điều khiển MOSFET bên ngoài cao, dẫn đến chỉ số Iq 27µA trong quá trình hoạt động bình thường. Để biết thêm thông tin, hãy xem ghi chú ứng dụng “Khái niệm cơ bản về diode lý tưởng”.

    Hình 3: Bảo vệ pin ngược sử dụng bộ điều khiển diode lý tưởng Iq thấp thường bật mà không cần điều khiển kích hoạt bên ngoài

    Các bộ điều khiển diode lý tưởng này hỗ trợ bảo vệ pin ngược với việc chỉnh lưu tích cực và ngắt kết nối FET với điều khiển cấu trúc liên kết FET liên kết để bảo vệ dòng xuống trong các lỗi hệ thống, chẳng hạn như sự kiện quá áp, như trong Hình 4.

    Hình 4: Bảo vệ ắc quy ngược trong ECU ô tô 24V sử dụng LM74720-Q1

    Với khả năng bảo vệ quá áp có thể điều chỉnh, bạn có thể sử dụng các tụ lọc hạ lưu định mức 50V (thay vì tụ điện định mức 80V đến 100V) và bộ chuyển đổi DC / DC định mức 40V (thay vì 65V bộ chuyển đổi định mức) cho thiết kế hệ thống dựa trên đầu vào pin ô tô 24V.

    LM74720-Q1 và LM74721-Q1 cung cấp bộ so sánh đáp ứng nhanh với dòng điện ngược 0,45µs và dòng điện thuận 1,9 giây, và bộ điều chỉnh tăng cường 30mA mạnh mẽ để xếp chồng AC trên ô tô ở tần số lên đến 100kHz Việc chỉnh lưu tích cực linh hoạt và hiệu quả được hỗ trợ và thực hiện trong các thử nghiệm. LM74722-Q1 chỉnh lưu nhanh gấp đôi so với thiết bị LM74720-Q1 và LM74721-Q1, với dòng phản hồi so sánh thuận là 0,8µs, cho phép tần số chỉnh lưu tích cực lên đến 200KHz. LM74721-Q1 có kẹp điện áp nguồn xả tích hợp (VDS) để cho phép thiết kế bảo vệ ngược pin mà không cần bộ triệt điện áp thoáng qua (TVS), dẫn đến giải pháp hệ thống nhỏ gọn hơn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button