设计低静态电流汽车电池反向保护系统的三种方法

大家好，小科来为大家解答以上问题。设计低静态电流汽车电池反向保护系统的三种方法这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、随着车辆中电子电路数量的增加，需要消耗的电池电量也大大增加。为了支持远程无钥匙进入和安全功能，即使汽车停止或关闭，电池也应继续供电。

2、由于所有的车辆都是由有限的电池供电，所以有必要找到一种在不显著增加功耗的情况下增加更多功能的方法(尤其是在设计汽车前端电源系统时)。是否有必要满足严格的电磁兼容(EMC)标准(例如国际标准化组织的ISO7637和德国汽车制造商制定的LV 124标准)将直接影响前端电池反向保护系统的整体设计。一些原始设备制造商规定，在12V电池供电系统中，车辆在停车状态下的总电流消耗对于每个电子控制单元(ECU)小于100 A，对于24V电池供电系统小于500 A。

3、本文将介绍三种低静态电流汽车电池反向保护系统的设计方法。

4、T15用作点火或唤醒信号

5、为低智商电池设计反向保护系统的第一种方法是使用T15作为点火或唤醒信号。T15是当车辆点火开关关闭时将从蓄电池上断开的端子。使用T15作为外部唤醒信号是在睡眠或活动模式下运行电子控制单元的传统方式。图1是一个例子。

6、图1:以T15为唤醒信号的汽车ECU中的电池反向保护

7、当点火开关打开时，T15将连接到电池电压(VBATT)电位，因此理想二极管的使能引脚处于逻辑高电平。有源模式下的理想二极管控制器主动控制外部场效应晶体管，以实现理想的二极管工作，同时使能电荷泵、控制和场效应晶体管驱动电路。车辆停止时，T15降至0V，理想二极管控制器以off状态响应，会导致电荷泵和控制块关闭，从而使IQ消耗低于3A。在这种工作模式下，外部场效应晶体管被关断，场效应晶体管的体二极管形成正向导通路径，向负载供电。该方案需要额外连接到电子控制单元。

8、使用系统的单片机和CAN唤醒信号

9、第二种方法是利用系统的微控制器(MCU)和CAN进行唤醒。在许多情况下，系统的通信通道使低智商关机模式成为可能。图2是使用该方法的示例系统设计。

10、图2:利用单片机和CAN唤醒信号实现低智商电池反向保护并使能控制

11、车辆中的CAN收发器将信息从通信总线转换到相应的控制器(通常是微控制器)。收发器可以通过发出进入待机模式的命令来指示何时不需要相关功能，直到其被唤醒。此时，中继消息指示控制器将发送指令以将系统置于低功耗状态，这是通过使理想二极管控制器的使能信号处于逻辑低电平来实现的。有了更先进的收发器和系统基础芯片，一个设备可以处理这个过程的许多功能，并转换到低功耗状态或唤醒。

12、该方案需要来自单片机(由CAN控制)的内部控制信号。

13、使用常开理想二极管控制器

14、第三种方法是使用常开理想二极管控制器。可以想象这种无需控制信号就能进入低功耗状态的系统设计。在这种设计中，理想的二极管控制器可以一直使能，即使在睡眠模式下也是如此，无需额外布线或依赖系统软件。这种类型的系统设计可以通过使用低智商理想二极管控制器来实现，例如LM74720-Q1、LM74721-Q1或LM74722-Q1，如图3所示。这些器件集成了符合EMC标准的电池反向保护设计所需的所有控制模块，并集成了用于驱动高端外部MOSFET的升压调节器，因此正常工作时的IQ为27 A，更多信息请参考应用手册《理想二极管基础》。

15、图3:使用常开低智商理想二极管控制器的电池反向保护，无需外部使能控制

16、这些理想的二极管控制器支持电池反向保护和负载关断FET控制，前者采用有源整流，后者采用背靠背FET拓扑结构，在系统故障(如过压事件)期间保护下游，如图4所示。

17、图4:使用LM74720-Q1的24V汽车电子控制单元中的电池反向保护

18、具有可调过压保护功能，可以使用50V额定下游滤波电容(代替80V至100V额定电容)和40V额定DC/DC转换器(代替65V额定转换器)进行基于24V汽车电池输入的系统设计。

19、LM74720-Q1和LM74721-Q1提供0.45 s反向电流和1.9 s正向电流的快速响应比较器，以及强大的30mA升压稳压器，支持并实现频率高达100kHz的汽车交流叠加测试中灵活高效的主动整流。LM74722-Q1的整流速度是LM74720-Q1和LM74721-Q1器件的两倍，正向比较器的响应电流为0.8 s，可实现高达200KHz的有源整流频率。LM74721-Q1集成了漏源电压(V

20、结语

21、借助 LM74720-Q1、LM74721-Q1 和 LM74722-Q1 低 IQ常开理想二极管控制器，您能够设计汽车电池反向保护系统，而无需外部使能控制。这些理想二极管控制器具有低 IQ、背对背 FET 驱动能力和过压保护特性，因此在设计中可以使用具有较低额定电压的电容器等下游组件，并且可以为空间受限的 ECU 减小印刷电路板的尺寸。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。