虎子給了我一些交流的總結(jié)材料,寫(xiě)的挺好的。我摘錄出來(lái),和大家一起分享下。總的背景,是在整個(gè)智能化配電單元上,繼電器被MOSFET所取代。12V的配電架構(gòu),特別是電動(dòng)汽車(chē),由于整個(gè)系統(tǒng)的變化,都開(kāi)始轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的配電架構(gòu)都因繼電器與保險(xiǎn)絲而受到局限:
如下圖所示:
很大一部分配電用的熔絲+繼電器的設(shè)計(jì),被MOSFET管理電路所取代
這個(gè)發(fā)展的路徑,是越來(lái)越快了。隨著MOSFET的發(fā)展很快,現(xiàn)在只要單一芯片,就能夠取代諸如繼電器、保險(xiǎn)絲、繼電器驅(qū)動(dòng)器等眾多組件,從芯片的角度來(lái)看,MOSFET開(kāi)關(guān)極為耐用,不怕灰塵、沖擊和震動(dòng),因此配置與組裝組件時(shí)具有更多彈性。 主要的優(yōu)點(diǎn)是:
1)過(guò)載時(shí)的行為差異,保險(xiǎn)絲損壞而需要更換時(shí),應(yīng)用將無(wú)法運(yùn)作。 基于MOSFET的開(kāi)關(guān)可以通過(guò)軟件,能夠重置并重新啟動(dòng);
2)在承受短路的層面,由于是個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng),能夠承受的短路周期比較多
3)繼電器會(huì)產(chǎn)生些許噪音,MOSFET在狀態(tài)切換時(shí)噪音幾近于無(wú)
備注:這里最為核心的還是有關(guān)于線(xiàn)束短路的保護(hù),對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言,除了電池以外就是電氣短路問(wèn)題最多,通過(guò)線(xiàn)束的模型,可以認(rèn)真而細(xì)致的設(shè)定整個(gè)短路的狀態(tài),根據(jù)電流早期判別電氣短路(特別是間歇性的)
線(xiàn)束的短路計(jì)算分析
如上圖所示,傳統(tǒng)的熔絲設(shè)計(jì),其實(shí)也做到了一定的程度,再往下就比較難了。通過(guò)這個(gè)配電盒的設(shè)計(jì),主要對(duì)于線(xiàn)束設(shè)計(jì)可以解放不少的工作量
備注:從控制角度來(lái)看,差異主要在控制部分,之前很大一部分是按照HSD的封裝形式來(lái)做
以下是虎子寫(xiě)的了,我做一些摘錄和引用,并且把HSD的部分摘出來(lái)
第一部分 從HSD開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)考慮來(lái)說(shuō)
◆負(fù)載的正常電流多大?
◆最大電流多大?
◆負(fù)載的工作環(huán)境溫度是多少?極限溫度試多少?
◆負(fù)載是否是容性?容性的話(huà),沖擊電流是多少?
◆負(fù)載是否為感性?感性的話(huà),關(guān)斷時(shí)的能量?
◆負(fù)載的控制方式?ON/OFF方式(沒(méi)有續(xù)流,注意過(guò)壓保護(hù),需要對(duì)GD,GS保護(hù)背靠背的穩(wěn)壓管),PWM方式(有續(xù)流,沒(méi)有對(duì)GD,GS的過(guò)壓保護(hù))注:ON/OFF方式和PWM方式參考SMTC 2800 017電路端口設(shè)計(jì)目的
◆系統(tǒng)如果是地線(xiàn)開(kāi)路的話(huà),對(duì)負(fù)載有何影響?
◆散熱方式,根據(jù)參數(shù)計(jì)算是否需要加散熱片?(PCB上的通孔方式銅箔的面積大小)
◆負(fù)載是否需要診斷:如需要,有哪些診斷?過(guò)流,過(guò)壓,過(guò)溫還是短路。
◆負(fù)載是否有以下應(yīng)用:電池反接,負(fù)載突降,過(guò)壓,過(guò)流等
◆負(fù)載突降(Load dump):如果負(fù)載的突降超過(guò)VCC的最大額定值時(shí),Did瞬態(tài)抑制二極管必須要加的。
第二部分 HSD和LSD的區(qū)別:
◆導(dǎo)通電阻:NMOS的導(dǎo)通電阻比PMOS在同樣條件下要小(電子導(dǎo)通速度比空穴快,因而影響到導(dǎo)通電阻),為了追求低的導(dǎo)通電阻,在某些HSD的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用,用充電泵加上NMOS來(lái)完成PMOS作為HSD的應(yīng)用,代價(jià)是價(jià)格高,驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜。
◆采樣電路:對(duì)于HSD的保護(hù),需要對(duì)電流的采樣,需要差分的配置才能實(shí)現(xiàn)電流的采樣;而對(duì)于LSD,采用單端配置就可以。由于差分電路成本高于采用單端的成本,所以從這個(gè)意義上說(shuō),LSD比HSD具備成本優(yōu)勢(shì)。
◆線(xiàn)制的要求:汽車(chē)中的大部分負(fù)載多為負(fù)極搭鐵,采用HSD給負(fù)載供電的好處是負(fù)載的一端直接接在底盤(pán)地上,另外一端則只需要一根線(xiàn)給負(fù)載供電,這就節(jié)省了系統(tǒng)的成本。
◆失效對(duì)系統(tǒng)的影響:這是根據(jù)系統(tǒng)的要求,選擇哪種負(fù)載失效。在飛機(jī)失效類(lèi)型中,如果負(fù)載失效,最安全的方式是讓負(fù)載繼續(xù)運(yùn)行下去;而對(duì)于汽車(chē)的負(fù)載應(yīng)用,則正好相反。
HSD驅(qū)動(dòng)配置優(yōu)缺點(diǎn):
◇系統(tǒng)中是1 Wires
◇短路到地不會(huì)損壞負(fù)載
◇load corrosion unlikely (連接到地)
◇簡(jiǎn)單的地連接更健壯(單線(xiàn))
◇內(nèi)部電路(設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜,成本高);外部接線(xiàn)(單線(xiàn),簡(jiǎn)單線(xiàn)成本降低)
例如:在ECM控制中,控制油泵的開(kāi)關(guān)就是HSD,這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下,當(dāng)驅(qū)動(dòng)模塊失效時(shí),是關(guān)掉油泵的,這種設(shè)計(jì)對(duì)于當(dāng)發(fā)生車(chē)禍或系統(tǒng)失效時(shí)是非常有利的。
如圖電路所示:
控制油泵對(duì)電源端通過(guò)HSD開(kāi)關(guān)控制,當(dāng)汽車(chē)遇到危險(xiǎn)狀況時(shí),通過(guò)控制模塊直接把電源切斷,避免油箱漏油某一點(diǎn)與負(fù)載的另外一端短路造成危害(低邊控制的話(huà),等效油泵控制的回路只是對(duì)地開(kāi)關(guān),油泵負(fù)載另外一端接常電);所以說(shuō)LSD控制更容易遭受短路危害,LSD短路將導(dǎo)致負(fù)載永久性的處于導(dǎo)通,HSD短路只是對(duì)開(kāi)關(guān)造成應(yīng)力,相比電池電壓,接地更容易遭受短路危害,所以HSD開(kāi)關(guān)比LSD開(kāi)關(guān)更安全。
HSD:HSD_OUT對(duì)地短路只是對(duì)開(kāi)關(guān)(MOS管)造成應(yīng)力,可以理解為對(duì)電源的一個(gè)保險(xiǎn)
LSD:LSD_OUT對(duì)地短路的話(huà)將會(huì)對(duì)負(fù)載永久性的導(dǎo)通狀態(tài),所以對(duì)于油泵控制(汽車(chē)遇到危險(xiǎn)狀況時(shí))非常危險(xiǎn)的。
小結(jié):開(kāi)個(gè)頭,從汽車(chē)電子的角度來(lái)看,也是配合著車(chē)輛的智能化開(kāi)始發(fā)展和創(chuàng)新的,就是國(guó)內(nèi)做個(gè)模塊或者部件很難賺到錢(qián)。
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原文標(biāo)題:MOSFET和車(chē)輛12V配電管理
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