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[参考译文] 汽车电子产品电源保护

Guru**** 608295 points
Other Parts Discussed in Thread: LM7480-Q1, LM5060, LM74700-Q1, LM74722-Q1, LM74721-Q1, LM74720-Q1, LM5175-Q1, LM74800EVM-CS, LM7480
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https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1177532/power-protection-for-automotive-electronics

主题中讨论的其他器件:LM7480-Q1LM5060LM74800-Q1LM74700-Q1LM74722-Q1LM74721-Q1LM74720-Q1LM5175-Q1LM74800EVM-CSLM7480

大家好、

我们正在为汽车应用(如 ECU)设计一款由12V 或24V 电池供电的新产品、并且我们的应用需要15A 的电流。 您能不能建议采用任何电源保护技术来帮助我们的产品清除负载突降、反向电压保护和交流测试叠加?

谢谢、
Sakthivel

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    您好、Sakthivel、

    我们的 ESD/浪涌保护器件可防止瞬态事件、但我们没有任何器件能够承受12/24 V 电池系统的15A 电流。

    您似乎正在寻找电源开关、比如 LM7480-Q1、但我将请合适的专家发表评论。

    此致、

    Sebastian  

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    您好、Sebastian、

    我们发现 汽车12V 和24V 电池输入保护 IC "LM5060"符合 ISO 7637-2、ISO 16750-2的哪一项要求、但使用的器件和 FET 不可用、您能否提供 LM5060的替代器件?  如果可能、请与过流保护共享。

    谢谢、
    Sakthivel  

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    您好、 Sakthivel、

    LM74800-Q1适合您。 请参阅  LM74800-Q1数据表中的"10.3 200V 未抑制负载突降保护应用"部分、如有任何疑问、请告知我们。

    此致、

    Rakesh

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    您好、Rakesh、

    该器件似乎只需要一个空间、因为它具有太多的二极管、FET 和大容量电容器、并且没有多少组件库存、是否有任何具有少量 FET 和大容量电容器的单芯片解决方案适用于汽车输入保护系统?  

    我们的要求:

    1,输入电压:9至36V

    2,电流:输入电压为9V 时为15A,输入电压为36V 时为4.5A。

    3,温度范围:-30至70摄氏度

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    您好、Rakesh、

    这是基于 LM5060的保护电路、"https://www.ti.com/lit/ug/tiduc41/tiduc41.pdf"

    1、我们为什么需要两个 FET? 我们是否可以跳过 NPN 晶体管部件?

    2、我们是否也可以跳过使能电路器件?

    谢谢、   

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    您好、Rakesh、

    请找到我们汽车产品的简单方框图、根据我们的理解、电源保护应符合 ISO 7637-2、ISO 16750-2标准、其中包括负载突降测试、反向电压保护和交流电压测试的超级拼版等。

    1、我们的系统是否需要所有这些测试?

    2、 LM5060 /LM74800-Q1是否符合交流电压测试的超级拼版标准?

    3、-您能为我们的系统推荐任何电池输入保护方法吗?

    谢谢

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    您好、Sakthi vel、

    LM5060不适合此应用、因为它没有校正 交流叠加电压所需的反向电流阻断功能。

    可满足您所有要求的器件包括(ISO 7637-2、ISO 16750-2、其中包括负载突降测试、反向电压保护和交流电压测试的超级拼版)

    1. LM74700-Q1 (此器件仅驱动理想二极管 FET、并且可在不需要正向电流阻断的情况下使用。)
    2. LM74800-Q1、LM74801-Q1、LM74810-Q1
    3. LM74720-Q1、LM74721-Q1和 LM74722-Q1

    有关 电池输入保护的更多信息、请参阅 应用手册-理想二极管基础知识

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    大家好、Preveen、

    感谢您的支持、

    请找到我们产品的简单电源流程图、敬请查看、并告知我们连接"LM7480X-Q1"和"LM5175-Q1"是否会出现任何问题。

    我们计划根据可用性"LM7480X-Q1、LM7481X-Q1"使用以下电源保护 IC

    谢谢、
    Sakthivel

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    您好、Sakthivel、

    方框图对我来说很好。

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    您好 Praveen、

    在 Lm7840数据表中、我们只能看到2V 峰峰值交流叠加抑制;使用 LM7840或 LM7841、是否可以根据 ISO 16750-2标准将高达10V 峰值的交流叠加?

    https://www.compel.ru/wordpress/wp-content/uploads/2017/05/ISO-16750-22010E-.pdf

    谢谢

    Sakthivel

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    您好、 Sakthivel、

    是的、纠正10V pk-pk 交流超级施加信号时不应存在问题。 交流信号的频率是了解理想二极管控制器是否可以校正信号的重要参数。  请参阅 理想二极管控制 器以实现交流电压纹波的有源整流应用手册、了解更多信息。

    请注意、应用手册表1中 LM74800-Q1和 LM74810-Q1的电荷泵电流不正确。 我已更新以下快照中的正确值。 您可以使用等式(1)计算出交流纹波频率 FAC 时的"最大栅极电荷 Qgm"值正确。

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    您好 Praveen、

    LM7480x 可驱动的最大输出电流是多少?  

    表中指定的输出电流范围为24V 负载>2A,这只是示例吗?   

    我们的产品需要150W 的功率、因此如果输入电压不为24V、LM740x 是否能够处理此类负载、则需要大约6A 的功率?

    谢谢、
    Sakthivel

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    您好、Sakthivel、

    数据表中的应用示例只是一个示例。 LM7480-Q1没有负载电流限制、因为该器件只是一个控制器、负载电流由外部 FET 承载。 随着负载电流的增加、您必须使用具有较低 RDS (on) FET 的 FET、或使用更多并联的 FET 来分散功率耗散和热性能。

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    您好 Praveen、

    如果在通用源配置中使用部件"LM7480-Q1"来实现200V 负载突降抑制、如下所述、

    它是否能够对24V 系统的叠加交流电压进行整流? 峰间电压为6V?

    在24V 未抑制负载突降保护表的设计参数中、我们找不到叠加交流电压的相关信息。

    如果器件不适用、我们如何通过未抑制的负载突降200V、反向电源保护和交流电压叠加来实现电源保护?

    谢谢、

    Sakthivel

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    您好 Praveen、

    请建议使用任何200V Hgate FET 器件、

    谢谢、
    Sakthivel

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    您好、Sakthivel、

    在 LM74800EVM-CS 中、我们使用 了 IPB320N20N3。 您所需的 FET 可能会因负载电流而异。 有关详细的 FET 选择指南、请参阅数据表的"10.3.2.5 MOSFET Q1选择"部分。  

    (笑声)  

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    您好 Praveen、

    根据我们的理解、我们能够使用公共源配置来保护200V 负载突降、因此我们计划继续进行 CS 配置。 您能否确保使用 CS 配置、我们可以实现列出的保护功能?

    1、纠正交流6V 峰间电压与高达200kHz 频率的叠加?

     ->在共源配置中、我们找不到合适的 LM7480数据可以校正200kHz 交流电。

    在共源极配置中、LM7480可能会阻止最大反向电压是多少、

    谢谢、

    Sakthivel

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    您好 Praveen、

    我们可以在表10.1 (LM7480-Q1数据表)中找到仅适用于共漏极配置(12V 系统)的交流超级强加测试数据   

    如前所述、我们的要求是我们的项目应能够承受200伏的负载突降测试、因此我们需要选择通用源配置。 对于24V 电池系统、但在数据表中、24V 域规格表中没有任何有关交流叠加的数据  

    1、您能否确保采用共源极配置的器件能够校正叠加的交流电压?

         如果是、请向我们提供可能实现的频率和幅度整流。  

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    您好、Sakthi vel、

    控制器的交流超级信号整流能力仅取决于 其电荷泵拉电流(I (CAP))强度。  整流能力不取决于 FET 配置-共漏极或共源极。  

    请参阅 理想二极管控制 器以实现交流电压纹波的有源整流应用手册、了解更多信息。  请注意、应用手册表1中 LM74800-Q1和 LM74810-Q1的电荷泵电流不正确。 我已更新以下快照中的正确值。  您可以使用下面的公式(1)计算交流纹波频率 FAC 时的"最大栅极电荷 Qgm"值。

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    您好 Praveen、

    根据我们的理解,我们将起草图中所示的原理图,使用下面提到的部件,我们对部件行为的期望是能够承受以下条件,请仔细检查并反馈您的反馈。

    根据测试、我们的器件必须在350ms 持续5个周期内承受200V 的负载突降脉冲。

    2.该部件应在200kHz 频率下以6伏特峰峰值幅度校正交流叠加电压。

    3、该部件应阻断-35V 的反向电压。

    4、如果输入为200V 峰值脉冲、则输出应钳位至37V。

    参考设计 器件型号 备注
    1 D4双向性 SMBJ30CA 击穿电压- 33.30V
    2. D3单向 SMBJ30A 击穿电压- 33.30V
    3. Q1、Q2 MOSFET BSC117N08NS5ATMA1 总栅极充电器18 nC @ 10V Vgs Th

    谢谢、

    Sakthivel

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    您好、Sakthivel、

    1. D4 需要为 SMBJ33CA
    2. D3可以是最小反向击穿电压为150V 的正常二极管或 TVS 二极管。
    3. Q1需要200V 额定 FET。
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    您好 Praveen、

    谢谢或您的支持、

    根据我们的理解、TVS 二极管用于钳制输入电压;如果输入超过65、它将钳制;由于它是双向的、因此如果发生反向电压、它会将其引导至电池并保护电路。 请确保我们的理解正确。

    我们选择了 TVS 二极管并将其连接在一起、如图所示:D4 -"TPSMD36A";D3 -"SLD8S36A"(D3和 D4的钳位电压为53伏)。

    如果存在输入负载突降(202V 峰值脉冲电压)、D3 TVS 二极管会将其钳位到53V、如果反向电压超过-53V、D4二极管会将其钳位到-54V、LM7480-Q1会保护电路、直到反向电压为-53V。 我们的解释是否正确? 如果这一点正确、我们不需要用于 HGATE 的200伏额定 MOSFET、对吧? 当前可用的200V 额定 FET 的总栅极电荷为30nC、只能对极低频率的交流超级拼版进行整流。 我们决定使用额定电压为100V 的 FET、

    例如、如果 FET 的总栅极电荷为25nC、则如果电荷泵电流为2.7mA、则可由我们部件整流的交流叠加的最大频率为108kHz。 这种理解是否正确?

    谢谢、
    Sakthivel

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    您好 Praveen、

    以下请求是否有任何更新?

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    您好、 Sakthivel、

    负载突降的持续时间可为400ms。 由于其额定功率的限制、TVS 将无法将电压钳制到您提到的较低电平。 因此、我们必须使用具有200V 额定 FET 的 LM7480-Q1的共源极拓扑。

    您可以考虑使用 LM74810-Q1、该器件具有更高的电荷泵源电流、有助于对更高的交流叠加频率进行整流。  

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    您好 Praveen、

    1、我能否按照下图所示连接二极管以承受400ms 持续时间内的200V 负载突降?

    2、 我们是否可以将"LM74810-Q1"用于200V 负载突降情况? 在图中提到的二极管结构前面?

            由于 LM74810-Q1数据表中没有提到我们可以使用该器件来提供200V 未抑制负载突降保护。

    3、LM74810-Q1的所有其他功能是否与 LM7480相似?  

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    您好 Praveen、

    是否有任何更新?

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    您好、Sakthi vel、

    LM74800-Q1和 LM74810-Q1的所有功能相似、但 LM74810-Q1的电荷泵拉电流强度会更高。 因此、LM74810-Q1可用于共源极拓扑、以防止 200V 未抑制负载突降脉冲。

    关于并联连接 TVS 二极管、您必须验证 TVS 二极管的峰值脉冲额定功率是否足以支持350ms-400ms。   对于所选的 TVS 二极管、我看到峰值脉冲功率与脉宽间的关系信息仅在100ms 内可用。 因此、我们无法评论并联的3个 TVS 二极管是否有助于钳制 200V 未抑制的负载突降脉冲。

    此外、在计算输入 TVS 功率耗散时、请记住以下几点、

    • 了解 适用于您的系统的200V 未抑制负载突降脉冲的输入阻抗非常重要。 根据 ISO 16750-2、输入阻抗可在1Ω Ω 至8Ω Ω 之间变化。 在钳位时、输入阻抗越低、TVS 的功耗就越高。
    • 在最高结温下、您还必须降低峰值脉冲功率。