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[参考译文] TIDA-01238:添加共模电容器

Guru**** 2524550 points


请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1558164/tida-01238-adding-common-mode-capacitor

器件型号:TIDA-01238


工具/软件:

您好:
是否可以组合添加可选电阻器的共模滤波电容器? 例如、如以下电路所示。

但是、为了防止汽车应用中发生电池短路、与终端电阻串联的 MOSFET 的 Vgs 应±20V。此外、驱动电平应较低、但标准 MOSFET 无法满足这种要求组合。 是否有任何其他方法来添加此电容器?

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    尊敬的 Sayyid:

    我建议 改用光继电器选项、并通过在 csplit 和 GND 之间连接 photoMOS 来切换分裂终端。 导通时、电容器连接到 GND;关断时、电容器断开连接、总线只会看到电阻分裂、或者在分裂节点和系统 GND 之间放置 phtoMOS、以打开和关闭整个分裂终端。

    即、 这些器件的额定电压通常大于 60V、在控制侧具有隔离功能。 因此、不应将电池短路期间的 VGS 应力作为一个问题、因为文档阐明了作为宽共模范围选项的解决方案。谢谢。

    此致、

    Michael。

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    您好、Michael:

    使用光耦合器解决方案需要两个元件、这会增加成本。 然而、其主要缺点是导通电阻很高且变化很大。 这种变化可以防止总线的共模电压在 CAN 显性状态期间保持在 2.5V 稳定。 因此、分裂电容器会失去其功能、无法有效地稳定共模电压。

    此致

    Sayyid

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    尊敬的 Sayyid:

    您可以避免将继电器与其中一个分离电阻串联放置、以避免出现主要问题。 而是将 继电器与电容串联。 因此、Ron 应影响交流阻抗、而不是 2.5V 下的直流偏置。例如、分离电阻将设置共模直流电平。 也可以增加分裂电容值以满足目标电平;C_SPLIT = 1 /(2 * PI *(TARGET_Impedance - Ron)*f)。 其中 f = 1/数据速率(以 Mbps 为单位)。

    出于成本考虑、所示的原理图可能会起作用   、但由于栅极不会通过分离节点悬空、因此无法确保它在恶劣的汽车环境中是安全的。 因此、在电池短路期间、FET 可能会出现过大/未定义的 VGS、并且可能无法获得稳定的 Ron。 因此、建议确保其栅极以分离节点为基准并在总线共模下悬空。 这样、栅极驱动器和分离节点会一起移动、VGS 始终 控制在额定值范围内、以便降低风险、防止损坏。

    例如、移除第 3 个 FET+ 10 Ks + 150 Ω、并替换为小型隔离式栅极驱动器、它的返回以分离节点为基准、并且输出连接到两个 CAN FET 的栅极。 您可以添加额外的系统保护功能、例如 TVS 二极管、谢谢。

    此致、

    Michael。

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    您好、Michael:
    如果仅将开关与一个电阻器串联、则会导致中点不平衡、 我认为这不 起作用。 添加一个与电容器串联的开关不会带来任何好处、因为只要存在终端并且不必要将其断开、就需要使用电容器。

    使用隔离式栅极驱动器可以解决严重的过压问题、但会增加成本。 也许一种可能的替代方法是在栅源极和漏栅极之间添加保护性 TVS 来缓解该问题。

    此致

    Sayyid

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    使用 60V MOSFET、通过 VBAT(而不是 5V)驱动它们、并在 其栅极上添加一个 15V 齐纳二极管作为保护来解决问题。

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    尊敬的 Sayyid:

    电池短路似乎 仍可以将 VGS 驱动到 超过 单个 15V 钳位±20V 以上(尤其是在负瞬态期间)。 双向栅源钳位应该更合适。 然而、您可能仍需要  通过仔细的串联栅极限制来考虑泄漏、时间和变化性。

    因此、您 可以考虑串联的背对背 N-MOSFET(连接式源极至源极)、以使体二极管不导通、 所有 FET 上从栅极到源极的双向 TVS +高达 100 欧姆的小型串联栅极电阻、谢谢。

    此致、

    Michael。

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    您好、Michael:

    根据齐纳二极管数据表、在 VBAT=VBAT 时的最大钳位电压 约为 15.6V。因此、IZ  在任何情况下、栅极电压 VG 都将介于约 15.6V(在瞬态脉冲期间略高,其中 IZ<xmt-block3> 5mA</xmt-block>) 和 5mA 和–)–0.7V 之间、包括 5mA 上的瞬态电压。

    对于 CAN 总线、在电池短路情况下 CANH 和 CANL 上的最大电压为 16V。此外、在电容耦合钳位测试中、施加到 CAN 总线的方式与其他汽车信号线一样、总线电压似乎不太可能进一步升高、因为端接电阻器和分裂电容器(至少在一个节点上)会阻止这种情况的发生。

    鉴于这些限制、您认为 MOSFET 的 Vgs 在什么情况下实际上可能超过 20V?


    此致

    Sayyid

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    尊敬的 Sayyid:

    • CANH / CANL 上在故障条件下产生的大负瞬变、驱动至–4.4V 以下
    • 尽管施加了 16V 的电压、但可能会观察到大于 16V 的尖峰、具体取决于 CAN 上的其他组件/电感。 请参阅 CAN 网络中的共模扼流圈:意外瞬变来源、谢谢。

    此致、

    Michael。

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    您好、Michael:

    我根据您的评论修改了电路。 高正瞬态仅影响终端串联 MOSFET 的 Vds、而不影响 Vgs。 但是、CAN 线路上的负电压(–4.4V)会导致 Vgs 上的电压更高、应通过在栅极和源极之间放置 TVS 来防止这种情况发生。 因此、在栅源两端使用双向 TVS 的必要性是什么? 另外、使用–4.4V 的主要原因是什么、因为您发送的文档仅描述了高瞬态电压?


    此致

    Sayyid

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    尊敬的 Sayyid:

    考虑到这些限制条件、您认为 MOSFET 的 Vgs 在什么条件下实际上会超过 20V?

    请注意,反馈仅用作您问题的示例 —   CAN 总线上的负摆幅为–4.4V 、可使 VGS 超过±20V 限制。也就是说、GATE 被钳位在 15.6V、同时被驱动至 15.6V。VGS = 15.6V -(–4.4) 为 20V。在此类情况下或稍大的尖峰下、或者如果 IZ > 5mA、则可能会超过 20V。 因此、使用双向 TVS 限制两种极性的建议主要是钳制正栅极电压、谢谢。

    此致、

    Michael。