汽车ECU—电流过驱检测器的电路保护
品慧电子讯汽车领域中,发动机控制单元(ECU)或者发动机控制模块(ECM)负责监控发动机的传感器,可变凸轮时序、点火时序、燃料注入量、及其他外设也得到了间接控制。在误差过大时,可能会导致负载电流超过预设限值,那么ECU 就进入检测并关断相关电路的状态用来保护电子器件。电路处理极大负载电流的能力使其可用于多种汽车电子应用,由于AD8214 直接采用电池供电,分流电阻必须位于高端。只要电池电压在5V至65V之间,器件就能监控负载电流。迟滞在汽车电子应用(图3)的噪声环境中也是一种资源。越过阈值时,输出迅速从低电平切换至高电平。但当输入电压恢复时,输出仅在另一个新10 mV 阈值下返回(由高至低)。
图1:此示波图显示了迟滞值该电路的输出从低到高的切换非常迅速($迹线),但只有当输入电压(紫色迹线)超过迟滞时,才会切换回来。在本例中,测得的迟滞为11 mV。该电路使用了一个高压阈值检测器AD8214。该芯片采用以电源电压为基准的2.4 V 串联稳压器,使得电路可通过汽车电池供电,同时不因电池电压变化而降低性能。此类具有电流输出的快速、高共模电压阈值检测器可以用作超快速比较器。该电路会检测控制环路高端的过流条件,并迅速关断控制环路,通过分流电阻防止过大电流对负载造成损害。
图2:过流保护电路集成了一个快速、高共模电压阈值检测器当In–超过In+时,阈值检测器输出电流小于100 nA,当超过In–时,输出电流为1 mA。即使过驱电压很小(图3)– In–),输入至输出响应时间通常也小于100 ns。迟滞(通常为10 mV)将系统噪声效应降至最低,从而防止发生误触发。
图3:即使针对较小的过驱电压,电路的典型响应时间也低于100 ns工作中,小串联电阻Rshunt 中会产生压降,以将主电源电流载送至负载。该压降使比较器的反相输入相对于正电源为负值。R1 和R2 形成跨越稳压器的分压器。比较器另一输入连接至此分压器,使比较器在分流电阻的电压越过选定阈值时切换。100 nA或1 mA 的电路输出电流驱动接地基准电阻以产生逻辑电平,该逻辑电平取决于负载电阻值RL。如RL = 5 kΩ,数字输出D_OUT 可连接至ECU,以通知负载上的报警条件。如上所述,当In–相对于In+呈负值且比较器输出从关闭切换至开启时,10 mV 迟滞启动。因此,为将输出恢复至零,输入极性必须在原始阈值外反转10 mV。比较器阈值电压由R1 和R2 设定。对于所需的10 A 最大电流,Ω 时,阈值输入电压为VTH = 10 A × 0.005 Ω = 50 mV。R1和R2 上的总电压始终为2.4 V。这些电阻值可用以下公式根据所需的阈值电压来选择:VTH = 2.4 V[R1/(R1+R2)] 为支持10 A 跳变点,R1 和R2 值分别为1.6 kΩ 和75 kΩ。如果输入信号缓慢变化且足以影响传播延迟,对于小于μs 的斜升速率,输入端在等待输出响应期间累积的误差通常小于15 mV。相关阅读:
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