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[分享] 功率MOSFET驱动器提供了车载照明保护与控制

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发表于 2016-2-3 05:24:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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系统要求高达 55A 的峰值浪涌电流。在传统方法中,使用继电器和保险丝来开关和限制功率输出电流是不可预知的,也是不可靠的。
      将一个高压侧前置 FET 驱动器和功率FET组合是一种控制车载照明的最理想的解决方案。
       一支白炽灯泡中钨丝的电阻可随着温度的变化产生超过 1:10 比率的变化。为了防止元件过热,以及长时间使用而造成的元件性能下降,一款具有可编程短路和过电流调节的电子开关就显得极为有用。一旦检测到有过电流情况发生,标准及自恢复 (re-settable) 保险丝就会中断负载电源,并且可能会用一个长短不定的时间来进行复位。与此不同的是,可以对一个电子开关进行编程来更具预见性地做出反应。
       基于保险丝的系统只能被设置到一个明确的复位值,并且无法像电子解决方案一样能够容纳 10:1 电流比率。可以对电子开关进行编程,以在发生过电流情况的事件中进行周期性的自动重试,或者检查故障是否已被排除。同时,对故障的性质进行监控、检测以及报告有助于轻松地弄清楚系统存在的问题。
       多通道前置 FET 驱动器和外部功率 FET 概念提供了系统灵活性,用于优化负载控制功耗和成本。与一个全面集成的解决方案相比,独立地选择功耗和不同 FET 电阻有助于防止由于单通道故障带来的交互作用和系统故障。
        前置 FET 驱动器功率开关组合允许系统对 FET 开关特性进行控制,并且在栅极驱动输出上使用外部 RC 组件时处理所有电磁干扰 (EMI) 问题。
       负载控制前置FET 驱动器和N-通道功率FET 组合
        一个前置 FET 驱动器(例如:TI 推出的 TPIC44H01)被用来控制系统中的四种不同负载。这种组合能够通过温度系数较好地控制阻性负载。通常,负载被连接在低压侧,而功率 FET 则在高压侧完成配置,以为负载供电。每一条通道都可以由一个来自微控制器的并行输入信号或串行编程寄存器来控制。在一个并行结构中,一个通用 I/O 或基于定时器的输出被用来控制负载电流。
        栅极驱动输出通常为一个恒定电流源,并且吸入输出端来控制 FET 栅极电容充电和放电特性。与输出串联的一个外部电阻器限制了 FET 开关转换的升降次数。这种效应使转换率得到了控制,同时还可有助于减少会增加电磁干扰(增加开关损耗和功耗)的开关极限期间出现的快速电流变化。这些输出在内部被控制在 17V 的最大输出电压以下,以外部 FET 栅极免于源击穿损坏。与一款集成的解决方案相比较,可以对前置 FET 驱动器和功率 FET 的组合进行配置,以防止应用中的动态和静态故障。
       浪涌电流的动态故障阈值
        白炽灯的发光照明要求有一个动态故障阈值来对高浪涌电流进行补偿,并防止在开启之初错误地触发过电流条件。一个带有开关的 RC 网络的使用可以设置该动态故障的阈值(参见图1)。通过使用这种方法,可以针对不同的白炽灯泡对短路电流进行优化。在最初的过电流阈值被设置时设置 VPEAK 电压,然后当在 VCOMP 终端上设置的电阻器分压器值为恒定不变的 RC 时间常数时进行衰减。每当栅极从“关闭”状态转到“开启”状态时,便通过一个适当通道的并行或串行输入比特产生这种可变过电流阈值的波形。

动态故障的阈值

动态故障的阈值

图1

       当该特定通道处于“关闭”状态时,经过编程的 VPEAK(X) 值被反映在 VCOMP(X) 上。如果一个特定通道被开启,那么过电流检测的参考电压就为动态,并且用内部 VPEAK 设置和VCOMP(X) 终端外部组件值表示。
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