This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

LM5180-Q1:我的48-V汽车系统设计如何通过E48-02瞬态过电压测试以满足VDA 320(LV 148,ISO 21780)?

我的48-V汽车系统设计如何通过E48-02瞬态过电压测试以满足VDA 320

如今的48-V汽车系统,如用于轻度混合动力汽车(mHEV)的系统,通常情况下必须符合VDA 320(LV 148)测试规范。本规范是最近发布的ISO 21780:2020标准的基础。该规范规定了连接到48V电网的负载的各种测试条件。

E48-02瞬态过电压测试是一项有意思的挑战;48V导轨上的电压必须保持在70V,并持续40 ms(一些原始设备制造商甚至需要100 ms)。在执行所有功能时,被测设备(DUT)必须在功能状态为A的情况下通过该事件。此外,VDA 320规定了长期过电压测试,要求48V导轨在60V下保持60分钟。与12V汽车蓄电池系统不同的是,48V蓄电池系统中没有规定的甩负荷要求(与交流发电机的感应行为有关)。

连接到48V导轨的IC必须始终承受70 V的电压
由于功耗过大,使用瞬态电压抑制器(TVS)或齐纳二极管夹紧电压轨是不切实际或不可能的。简单地说,直接连接到48V导轨的电源转换器在任何情况下都必须能够承受70V的电压。

集成电路(IC)采用各种技术工艺,针对预期的应用进行优化。由于制造工艺较为昂贵,增加输入电压范围通常会导致成本增加。我们真的需要对48V系统进行85V或100V额定设计吗?

答案是并非总是需要,LM5180-Q1LM5181-Q1器件是初级侧调压(PSR)反激式转换器,其输入电压范围为4.5V至65V,绝对最高额定输入电压为70V。控制方案直接从初级侧采样输出电压。这样就不再需要光耦或变压器绕组进行输出电压反馈。LM5180-Q1LM5181-Q1的特性和易于实现的特点,使这些转换器成为48V汽车系统的理想选择。然而,输入电压范围不满足瞬态过电压测试方案。有没有简单的解决方案?

是的,使用LM5180-Q1LM5181-Q1可以通过瞬态过电压测试。

此设计技巧呈现了一个简单的离散线性稳压器(LDO),它可以通过低于约63V的所有电压,但对于高于该阈值的电压,则充当降压稳压器。

根据输入电压,图1中使用LM5180-Q1的电路的运行分为三个阶段:

启动阶段 – 48V导轨的电流经过电阻R1流向晶体管Q1的基极。Q1开始导电,48V导轨的电流给输入电容充电。当输入电容上的电压超过欠压锁定(UVLO)上升阈值时,该阶段结束,然后LM5180-Q1启动开关。

通过阶段 – LM5180-Q1正常开关。二极管D1对来自开关节点(SW)的脉动电压进行整流,并对电容C1充电。C1上的电压对应于由二极管D1上的压降降低的反射电压。以晶体管Q1的发射极为参照时,电容器C1上的电压为正。电阻器R2进一步偏置晶体管Q1的基极,并且双极晶体管进入饱和状态。集电极-发射极电压降VCE是VCE (SAT),晶体管Q1作为开关工作。

预节器阶段 – 当输入电压超过齐纳电压VZ时,齐纳二极管ZD开始降低电流。预调节器输出端的电压被限制到由基极-发射极压降而提高的齐纳电压。

图1:保护LM5180-Q1 PSR反激转换器的预调节器电路(包括开关节点)。

此外,该电路可进行修改为用于其他类型的转换器。任何一种开关都可以重新用于简单的电荷泵,其可为晶体管Q1的基极提供足够的电流。

没有切换器?不用担心!查看TLV1805-Q1器件和相关的低成本PMP21953参考设计。

由于齐纳二极管ZD和基极-发射极电压的温度漂移,图1中的电路热稳定性降低。

有关设计该电路和使用-431并联稳压器提高其热稳定性的完整指南,请参见应用报告“扩展LM5180-Q1 PSR Flyback的输入电压范围以满足VDA 320 (LV 148)”。本应用说明中的方法可使LM5180/1-Q1在48V环境中经济高效地使用,并一定程度上满足已发布的规范。