這幾天看到一篇文章,寫的非常好,現(xiàn)在貼出來分享給大家??偟谋尘?,是在整個智能化配電單元上,繼電器被MOSFET所取代。12V的配電架構(gòu),特別是電動汽車,由于整個系統(tǒng)的變化,都開始轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的配電架構(gòu)都因繼電器與保險絲而受到局限:
如下圖所示:
很大一部分配電用的熔絲+繼電器的設(shè)計,被MOSFET管理電路所取代
這個發(fā)展的路徑,是越來越快了。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、保險絲、繼電器驅(qū)動器等眾多組件,從芯片的角度來看,MOSFET開關(guān)極為耐用,不怕灰塵、沖擊和震動,因此配置與組裝組件時具有更多彈性。 主要的優(yōu)點是:
1)過載時的行為差異,保險絲損壞而需要更換時,應用將無法運作。 基于MOSFET的開關(guān)可以通過軟件,能夠重置并重新啟動;
2)在承受短路的層面,由于是個閉環(huán)的系統(tǒng),能夠承受的短路周期比較多
3)繼電器會產(chǎn)生些許噪音,MOSFET在狀態(tài)切換時噪音幾近于無
備注:這里最為核心的還是有關(guān)于線束短路的保護,對于電動汽車而言,除了電池以外就是電氣短路問題最多,通過線束的模型,可以認真而細致的設(shè)定整個短路的狀態(tài),根據(jù)電流早期判別電氣短路(特別是間歇性的)
線束的短路計算分析
如上圖所示,傳統(tǒng)的熔絲設(shè)計,其實也做到了一定的程度,再往下就比較難了。通過這個配電盒的設(shè)計,主要對于線束設(shè)計可以解放不少的工作量
備注:從控制角度來看,差異主要在控制部分,之前很大一部分是按照HSD的封裝形式來做
以下是虎子寫的了,我做一些摘錄和引用,并且把HSD的部分摘出來
第一部分 從HSD開關(guān)設(shè)計考慮來說
◆負載的正常電流多大?
◆最大電流多大?
◆負載的工作環(huán)境溫度是多少?極限溫度試多少?
◆負載是否是容性?容性的話,沖擊電流是多少?
◆負載是否為感性?感性的話,關(guān)斷時的能量?
◆負載的控制方式?ON/OFF方式(沒有續(xù)流,注意過壓保護,需要對GD,GS保護背靠背的穩(wěn)壓管),PWM方式(有續(xù)流,沒有對GD,GS的過壓保護)注:ON/OFF方式和PWM方式參考SMTC 2800 017電路端口設(shè)計目的
◆系統(tǒng)如果是地線開路的話,對負載有何影響?
◆散熱方式,根據(jù)參數(shù)計算是否需要加散熱片?(PCB上的通孔方式銅箔的面積大?。?/p>
◆負載是否需要診斷:如需要,有哪些診斷?過流,過壓,過溫還是短路。
◆負載是否有以下應用:電池反接,負載突降,過壓,過流等
◆負載突降(Load dump):如果負載的突降超過VCC的最大額定值時,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:
◆導通電阻:NMOS的導通電阻比PMOS在同樣條件下要?。娮訉ㄋ俣缺瓤昭欤蚨绊懙綄娮瑁?,為了追求低的導通電阻,在某些HSD的驅(qū)動應用,用充電泵加上NMOS來完成PMOS作為HSD的應用,代價是價格高,驅(qū)動比較復雜。
◆采樣電路:對于HSD的保護,需要對電流的采樣,需要差分的配置才能實現(xiàn)電流的采樣;而對于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,所以從這個意義上說,LSD比HSD具備成本優(yōu)勢。
◆線制的要求:汽車中的大部分負載多為負極搭鐵,采用HSD給負載供電的好處是負載的一端直接接在底盤地上,另外一端則只需要一根線給負載供電,這就節(jié)省了系統(tǒng)的成本。
◆失效對系統(tǒng)的影響:這是根據(jù)系統(tǒng)的要求,選擇哪種負載失效。在飛機失效類型中,如果負載失效,最安全的方式是讓負載繼續(xù)運行下去;而對于汽車的負載應用,則正好相反。
HSD驅(qū)動配置優(yōu)缺點:
◇系統(tǒng)中是1 Wires
◇短路到地不會損壞負載
◇load corrosion unlikely (連接到地)
◇簡單的地連接更健壯(單線)
◇內(nèi)部電路(設(shè)計相對復雜,成本高);外部接線(單線,簡單線成本降低)
例如:在ECM控制中,控制油泵的開關(guān)就是HSD,這是因為在大多數(shù)情況下,當驅(qū)動模塊失效時,是關(guān)掉油泵的,這種設(shè)計對于當發(fā)生車禍或系統(tǒng)失效時是非常有利的。
如圖電路所示:
控制油泵對電源端通過HSD開關(guān)控制,當汽車遇到危險狀況時,通過控制模塊直接把電源切斷,避免油箱漏油某一點與負載的另外一端短路造成危害(低邊控制的話,等效油泵控制的回路只是對地開關(guān),油泵負載另外一端接常電);所以說LSD控制更容易遭受短路危害,LSD短路將導致負載永久性的處于導通,HSD短路只是對開關(guān)造成應力,相比電池電壓,接地更容易遭受短路危害,所以HSD開關(guān)比LSD開關(guān)更安全。
HSD:HSD_OUT對地短路只是對開關(guān)(MOS管)造成應力,可以理解為對電源的一個保險
LSD:LSD_OUT對地短路的話將會對負載永久性的導通狀態(tài),所以對于油泵控制(汽車遇到危險狀況時)非常危險的。
小結(jié):開個頭,從汽車電子的角度來看,也是配合著車輛的智能化開始發(fā)展和創(chuàng)新的,就是國內(nèi)做個模塊或者部件很難賺到錢。