ISO7637 TI解决方案2016

现在，我们将讨论 TI汽车传导瞬态保护 解决方案。 就分类方法而言，我们可以将它们 分为集成 FET和控制器。 那么对于集成 FET而言，FET 是内置的。 如果 FET 不是内置的，我们将其称为控制器。 除了将其分划分为集成 FET 和非集成 FET 之外， 我们还有两种通用解决方案。 我们有正瞬态和反向电流保护。 您可以将其想视为具有设置为类似二极管的 FET。 因此我们可以通过体二极管进行传导。 然后，我们针对它具有某种控制。 因此我们可以针对 反极性或反向瞬态进行保护。 将这个视为一个二极管。 如果我们需要执行浪涌控制或过流保护， 或浪涌抑制，或负载开关，那么就需要 FET， 但具有不同的方向。 我们实际上可以阻止流入负载的电流。 这是二极管无法执行的功能， 它无法阻止正向电流， 只能阻止反向电流。 但是，如果我们需要这些其他保护功能， 那么我们需要有第二个 FET。 您可能会对自己说，这是否意味着要拥有 全面的保护，我需要背靠背 FET？ 我要告诉您，是的，就是这样。 在过压保护方案中， 有一种技术，TI 有大量的 产品体现了该技术，它 称为使用宽 VN直流到直流转换器。 如果我们具有能够接受 40 至50 伏输入的直流到直流转换器， 现在，对于 12 伏负载，我们不必具有向下 钳制到 14 或 15 伏的瞬态解决方案。 我们只需要钳制到 40 伏以下。 这意味着我们可以钳制在14 和 40 伏之间的任何值。 我们的负载可以处理它。 这意味着我们可以使用成本更低的 TVS， 因为它不必吸收如此多的能量， 并且它可以是大得多的容差。 TI 外部 FET 保护解决方案现在可用。 我们可以通过LM5050-1-Q1 开始。 这是一个 ORing控制器，简言之， 它用于使 FET像二极管一样工作。 说起来容易，做起来难。 该器件所做的是，设法将二极管上的 电压调节至几十毫伏， 这样我们就可以在 VN大于输出电压时打开 FET。 当电流开始降低，或许 甚至尝试反向时， 我们将检测到该情况，并关闭 FET。 这时的工作电压是 5 伏至 75 伏。 实际上，我认为它是 5.5 至 75 伏。 我们在这里显示了它，其中一个二极管与接地引脚进行串联。 这允许我们能够承受 负瞬态并提供反向 电流保护。 承受负瞬态的功能由该二极管的 实际额定值进行决定。 由于该二极管仅需要处理 十分之几毫安，因此它是可提供 200 伏反向保护的低成本解决方案。 第二种像二极管一样工作的解决方案是 LM74610-Q1。 我们将其称为智能二极管。 该解决方案真正独特的特性是 不存在 IQ。 没有接地引脚。 它是五引脚器件，它面向源极侧， FET 的漏极侧。 它具有用于打开FET 的栅极引脚。 此外，还有用于存储电荷泵的输出的 外部电容器。 它工作的方式是，它将根据二极管上的 电压降运行一个电荷泵。 因此，当 VN，蓄电池电压大于负载电压时， 电流会流过体二极管。 74610 会检测到该电压。 74610 使用该电压运行 电荷泵，以便为该外部电容器充电。 当电压达到8 或 10 伏时， 它将通过栅极引脚向 FET 施加该电压。 这将打开 FET。 我们不会有任何损耗，电流现在会流过 FET。 它不再必须流过体二极管。 该电容器最终将消耗。 它消耗的速度将在很大程度上 由 FET 的泄漏电流进行决定。 当它下降至五或六伏时， FET 将关闭。 电荷泵会再次运行，并且它会重复该循环。 没有接地引脚意味着它可以承受 -- 如果它是 打开的，它可以承受 2,000、3,000、5,000 伏瞬态， 因为它不会看到其中的任何电压。 在相反的方向，它被限制为 45 伏。 因此，如果特定的应用需要高于 45 伏的 反向瞬态保护，您可能 必须考虑其他解决方案。 但当今的许多应用 不需要高于 45 伏的反向电压保护。 第三种解决方案，LM5060-Q1。 前两种解决方案 尝试提供类似于二极管的保护， 而 LM5060 用作过压控制器、 浪涌控制器、负载开关 和过流保护器件。 在该特定的应用中，我们 将使用背靠背FET 和一个与棕色 引脚串联的二极管来展示它。 添加这两个组件之后， 如果存在反结合 保护或施加了反向电压，该 二极管现在将会反向偏压。 这意味着没有电能进入 5060。 因此，它将关闭，将栅极拉至地面， 从而关闭这两个 FET， 阻止反向电流流动。 我们刚才看过的三个 器件的参数值。 我不打算在这上面花太多的时间。 我们可以看到，5050 和 5060 具有电压运行限制，而 74610 没有正向限制，没有最大绝对值。 5050 和 5060 具有反向电压保护， 可调，由外部小信号二极管进行设置。 74610 额定电压为负 45 伏。 在低 IQ竞争中， 74610 获胜，它以零 IQ 传递下去。 没有接地引脚意味着没有 IQ。 5050 具有相对良好或糟糕的 420 微安的标称电流，具体取决于您如何 看待它。 我们对一些客户使用了一种应用， 其中我们可以将一个 BJT与一个接地引脚进行串联。 如果它们提供待机信号， 那么该待机信号可用于关闭 BJT 并将接地电流降低至零。 这里是针对 LM5050-1Q1 的单页幻灯片。 这是一个 1 至 75伏 ORing 控制器。 要在 5.5 伏以下运行它，我们 需要为 VS 引脚提供五点五伏以上的 偏置电压 否则，在该电压，该偏置电压之下， 它可能会低至约 0 伏。 它具有 100 伏浪涌能力。 它将驱动一个外部 FET。 任何电流限制实际上都是 FET 的函数，而不是 5050 的函数。 在发生反向电压时，这 意味着输入已崩溃， 有一个非常快的两安下拉电流将栅极拉低， 低至输出引脚电压快速将其 关闭，从而阻止反向电流。 接下来，我们具有 74610-Q1。 这个，它是一个五端子器件，没有 IQ。 它可以用在模块的输入处， 以阻止反向电流，并针对 反结合或反向电池连接提供保护。 但对于浪涌和过流保护， 我们有两种器件，即 LM5060-Q1 和 LM9061-Q1。 9061 和 5060 具有许多非常相似的功能。 但它们用于不同的应用。 它们都将执行负载开关。 5060 用作保护开关。 因此，如果发生过载或检测到故障，它将 很快关闭。 9061 用作电机控制器。 因此它趋向于缓慢打开和关闭， 以帮助阻止可能非常 有问题的 DIDT 传输。 现在，如果我们尝试最大限度地减小 DIDT， 那么缓慢打开和关闭是非常有利的。 但如果我们遇到故障情况， 并且我们需要关闭，那么，通常而言， 我们需要很快地关闭 FET，从而 最大限度地减小在故障期间流入 负载的电流，并保护 FET。 因为如果我们在 FET 过载时 缓慢地关闭它，那么很可能会 超出 FET SOA，FET 可能会损坏。 这两个器件的额定值都基于良好的汽车范围。 它们都可以使用外部二极管 来设置反向最大电压， 或最大反向电压。 5060 的工作电流大约为 1.4 安。 9061 有点高，为 40 毫安。 有些应用可能不在乎，有的应用可能在乎。 5060 的待机电流为九微安。 9061 为五毫安。 如果在发生故障时尝试 关闭，则下拉电流非常重要， 5060 将在 80毫安时下拉， 以尽快关闭栅极，9061 将在 大约 75 微安时下拉，这可能会更加缓慢地 关闭栅极。 但是，正如我们说过的，在电机等电感负载的 情况下，缓慢地关闭电机可能是有利的， 这可以降低 DIDT。 那么，快速地看看 LM5060-Q1。 它的电压范围为1 伏至 65 伏。 您可能需要一个偏置电压，以便 在 5.5 伏以下运行。 大多数汽车应用不需要在 5.5 伏以下 运行，但某些冷启动操作 需要在该电压以下运行。 我们可以在栅极上使用RC 来控制输出上升时间。 我们有用于保持运行的过压和欠压 阈值 -- 明确定义的电压 运行窗口。 使用传感电阻器的可编程故障电流， 但我们不必使用昂贵的功率电阻器 来检测电流。 我们使用 MOSFET 上的电压来实现该目的。 这将在过压关闭之后立即重新启动。 因此，如果我们具有正瞬态， 那么它将重新启动，而不需要 控制器发出的信号告知它打开。 因为有电源正常输出， 所以我们可以使用它将下游 负载按顺序排好，说电源正常，继续打开。 为不同客户和不同应用 开发了大量的 解决方案。 这些最终将转化为TI 参考设计。 因此我们有反向电池和电流阻断。 我们拥有第二个 NFET。 我们有一个与接地引脚串联的二极管。 因此，如果 VN 反向，那么与接地引脚 串联的二极管将阻断任何将流向 5060 的电流。 当该电流被阻断时， 这意味着器件未加电，意味着 器件将栅极引脚拉向接地引脚。 现在接地将通过这两个电阻器连接到 VN。 在反结合过程中，VN 是最低的 [听不清]。 因此，基本而言，我们将关闭栅极。 这两个 FET 都将关闭。 会在两个方向阻断电流。 如果我们不想在发生浪涌时 使用过压并关闭，而是要钳制该浪涌， 那么可以使用另一种解决方案。 我们可以放置一个小型齐纳二极管， 从栅极引脚连接到接地，而不是使用 OV 引脚。 它的功能有点像 TVS。 它所做的是钳制流出栅极引脚的电流， 该电流通常是 20 微安， 可能是 30微安，而不是 必须吸收浪涌的所有能量。 因此，当输入电压在浪涌过程中升高时，输出 电压会随之升高。 栅极引脚尝试保持在高于输出 10 或 15 伏。 随着栅极引脚上升到高于输出电压， 它最终将达到齐纳电压， 然后停止上升。 栅极将被钳制。 这将导致输出被钳制在该齐纳 电压减去该FET 的阈值电压。 简单的小解决方案。 它工作得非常好。 这意味着您可以抵御所有浪涌， 为您的负载供电。 但是，如果您要使用该解决方案， 请小心，确保浪涌不会超出 该 FET 的 SOA。 我们需要确保FET 上的电压 乘以流过 FET 的电流加上浪涌 存在的时间不超过 SOA 曲线。 因此，如果冷启动压降保持，我们可能具有 偏置电压或VN 的电源电压。 如果有外部电源电压，您可以使用它。 或者在这里放置一个带二极管、肖特基二极管的电容器。 因此，当输入因冷启动下降时， 该电容器上仍有足够的电荷，使 5060 保持通电状态。 如果我们必须具有零待机 IQ， 并且有可用的待机信号， 那么我们可以将一个 BJT与一个接地引脚进行串联。 可以将其用于打开和关闭 5060。 应该知道在何处参考该待机信号，这一点 很重要。 如果它以该接地为基准， 那么我们按此处所示配置二极管和 BJT。 如果备用信号以 VN 为基准， 那么我们需要把二极管放在这里，位于在该 BJT 的下面。 那么 LM9061，最初设计为电机或 电感负载驱动器。 因此，在许多应用中，在车身和传动系统中。 它具有其电荷泵，因此我们将使用 外部 NFET，而不使用更昂贵并且通常 损耗更高的 PFET。 因此我们将使用 NFET。 我们有一个电荷泵。 我们甚至在这里有一个延迟计时器， 因此您可以为您的故障设置延迟。 具有集成保护，因为我们可以 设置我们的电流传感和电流限制。 它将逐渐关闭。 因此，如果有大量的栅极电容， 或者如果我们需要缓慢地关闭我们的电感负载， 它有 110 毫伏电流同步， 这将平缓地关闭它， 以帮助阻止可能由快速 关闭导致的高 DIDT。 现在，我们介绍集成 FET 传导瞬态保护解决方案概述。 应该很有趣。 请注意。 25200，这是汽车级浪涌钳制 USB 电源开关。 我要说它不会解决典型的 ISO7637 规范。 但是，如果您有任何种类的信息娱乐器件 或 USB 器件，并且存在瞬态可能 遇到的问题，从而损坏额定 五伏的器件，该部件将传导 高达 2.8 安的电流。 它具有可编程电流限制。 它会将浪涌钳制在最高 20 伏，最低 5.4 伏。 它最初是为MFi 应用制造的。 要获得 MFi 认证，您必须能够承受， 并且不会为 USB 端口提供高于 5.4 伏的电压， 即使高侧 FET、降压控制器 发生故障，通常对端口施加12 至 15 伏的电压，也是如此。 这将保护下游负载免受这种影响。 我们还有 TPS1H100。 这是更复杂的器件。 它的电压范围为 3.5 伏至 40 伏， 因此它有很好的宽汽车范围， 即使存在低冷启动压降规范也是如此。 它有大量的状态指示器。 有诊断、电流传感、状态输出。 我们可以使用接地的电阻器 对电流限制进行编程。 这将提供负载开关、 过流和过压保护。 但它不提供反向电流保护。 这需要第二个 FET。 现在我们有一个正在开发的部件。 这是 74700-Q1。 这是始终开启的智能二极管控制器。 那么，这里对其进行了显示，具有单个 FET。 它将能够