【導讀】車(che)輛(liang)中(zhong)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)數(shu)量(liang)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，使(shi)得(de)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)也(ye)隨(sui)之(zhi)大(da)幅(fu)增(zeng)長(chang)。為(wei)了(le)支(zhi)持(chi)遙(yao)控(kong)免(mian)鑰(yao)進(jin)入(ru)和(he)安(an)全(quan)等(deng)功(gong)能(neng)，即(ji)使(shi)在(zai)汽(qi)車(che)停(ting)車(che)或(huo)熄(xi)火(huo)時(shi)，電(dian)池(chi)也(ye)要(yao)持(chi)續(xu)供(gong)電(dian)。

車(che)輛(liang)中(zhong)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)數(shu)量(liang)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)，使(shi)得(de)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)量(liang)也(ye)隨(sui)之(zhi)大(da)幅(fu)增(zeng)長(chang)。為(wei)了(le)支(zhi)持(chi)遙(yao)控(kong)免(mian)鑰(yao)進(jin)入(ru)和(he)安(an)全(quan)等(deng)功(gong)能(neng)，即(ji)使(shi)在(zai)汽(qi)車(che)停(ting)車(che)或(huo)熄(xi)火(huo)時(shi)，電(dian)池(chi)也(ye)要(yao)持(chi)續(xu)供(gong)電(dian)。

由於所有車輛都使用有限的電池供電
，因此必須找到一種方法
，一方麵能增加更多功能（尤其是在設計汽車前端電源係統時），同時又不會顯著增加耗電量。是否需要符合嚴格的電磁兼容性 (EMC) 標準（例如，國際標準化組織的 ISO7637 和德國汽車製造商製定的LV 124標準），直接影響前端電池反向保護係統的整體設計。一些原始設備製造商將車輛處於停車狀態時的總電流消耗規定為：在 12V 電池供電係統中每個電子控製單元 (ECU) 低於100µA，在 24V 電池供電係統中低於500µA。 

在本文中，我將介紹設計低靜態電流 (IQ) 汽車電池反向保護係統的三種方法。

使用 T15 作為點火或喚醒信號

設計低 IQ 電池反向保護係統的第一種方法是使用T15 作為點火或喚醒信號。T15 是一個接線端子，當車輛點火開關關閉時
，它會與電池斷開連接。使用 T15 作為外部喚醒信號是一種在睡眠或活動模式下運行 ECU 的傳統方法。圖 1 為一個示例。

圖 1：使用 T15 作為喚醒信號的汽車 ECU 中的電池反向保護

當點火開關打開時，T15 會連接到電池電壓 (VBATT) 電位，從而使理想二極管的使能引腳處於邏輯高電平。處於有源模式下的理想二極管控製器

，在啟用電荷泵、控製和場效應晶體管 (FET) 驅動器電路的同時，主動控製外部 FET 以實現理想二極管運行。當車輛停車時，T15 降至 0V
，理想二極管控製器利用關斷狀態做出響應
，這會導致電荷泵和控製塊關閉，從而使 IQ 消耗低於3µA。在這種工作模式下，外部 FET 關閉
，FET 的體二極管形成正向傳導路徑
，為負載供電。該方案需要額外向 ECU 接線。

使用係統的 MCU 和 CAN 喚醒信號

第二種方法是使用係統的微控製器 (MCU) 和控製器局域網 (CAN) 喚醒。在很多情況下，係統的通信通道使低 IQ 關斷模式成為可能。圖 2 為使用這種方法的示例係統設計。

圖 2：使用 MCU 和 CAN 喚醒信號實現使能控製的低 IQ 電池反向保護

車輛中的 CAN 收發器將消息從通信總線轉換到各自的控製器（通常是 MCU）。收shou發fa器qi可ke以yi通tong過guo發fa出chu進jin入ru待dai機ji模mo式shi直zhi到dao被bei喚huan醒xing的de命ming令ling，來lai指zhi示shi何he時shi不bu需xu要yao相xiang關guan功gong能neng。此ci時shi中zhong繼ji消xiao息xi指zhi示shi控kong製zhi器qi會hui傳chuan遞di將jiang係xi統tong置zhi於yu低di功gong耗hao狀zhuang態tai的de指zhi令ling，其qi實shi現xian方fang式shi是shi使shi理li想xiang二er極ji管guan控kong製zhi器qi的de使shi能neng信xin號hao處chu於yu邏luo輯ji低di電dian平ping。借jie助zhu更geng先xian進jin的de收shou發fa器qi和he係xi統tong基ji礎chu芯xin片pian，一yi個ge器qi件jian可ke以yi處chu理li此ci過guo程cheng的de多duo種zhong功gong能neng，並bing過guo渡du到dao低di功gong耗hao狀zhuang態tai或huo進jin行xing喚huan醒xing。

該方案需要來自 MCU 的內部控製信號（通過 CAN 控製）。

使用常開理想二極管控製器

disanzhongfangfashishiyongchangkailixiangerjiguankongzhiqi。dajiakeyixiangxiangyixiazhegebuxuyaokongzhixinhaojikejinrudigonghaozhuangtaidexitongsheji。zaizhezhongshejizhong
，wuxuewaijinxingjiexianyewuxuyilaixitongruanjian，jikeshilixiangerjiguankongzhiqishizhongchuyuqiyongzhuangtai，jishizaishuimianmoshixiayeshiruci。zhezhongleixingdexitongshejikeyishiyongdi IQ 理想二極管控製器來實現，例如 LM74720-Q1、LM74721-Q1 或 LM74722-Q1，如圖 3 所示。這些器件集成了所有必要的控製塊
，用於符合 EMC 標準的電池反向保護設計，並集成了用於驅動高側外部 MOSFET 的升壓穩壓器，從而使正常運行期間的 IQ 為27µA。如需了解更多信息
，請參閱應用手冊“理想二極管基礎知識”。

圖 3：使用不帶外部使能控製的常開低 IQ 理想二極管控製器實現電池反向保護

這些理想二極管控製器支持具有有源整流的電池反向保護，以及采用背對背 FET 拓撲的負載斷開 FET 控製，以在係統故障（例如過壓事件）期間保護下遊，如圖 4 所示。

圖 4：使用 LM74720-Q1 的 24V 汽車 ECU 中的電池反向保護

借助可調節過壓保護功能，您可以使用 50V 額定下遊濾波電容器（而非 80V 至 100V 額定電容器）和 40V 額定直流/直流轉換器（而非 65V 額定轉換器）進行基於 24V 汽車電池輸入的係統設計。

LM74720-Q1 和 LM74721-Q1 提供0.45µs反向電流的快速響應比較器和1.9µs正向電流的快速響應比較器，以及強大的 30mA 升壓穩壓器，以在高達 100kHz 頻率的汽車交流疊加測試中支持和實現靈活而高效的有源整流。LM74722-Q1 的整流速度比 LM74720-Q1 和 LM74721-Q1 器件快兩倍
，正向比較器響應電流為 0.8µs
，可實現高達 200KHz 的有源整流頻率。LM74721-Q1 具有集成漏源電壓 (VDS) 鉗位，可實現無瞬態電壓抑製器 (TVS) 的電池反向保護設計，從而使係統解決方案更加緊湊。如需詳細了解有源整流
，請閱讀我們的應用報告“有源整流及其在汽車 ECU 設計中的優勢”。 

結語

借助 LM74720-Q1、LM74721-Q1 和 LM74722-Q1 低 IQ 常開理想二極管控製器，您能夠設計汽車電池反向保護係統
，而無需外部使能控製。這些理想二極管控製器具有低 IQ

、背對背 FET 驅動能力和過壓保護特性

，因此在設計中可以使用具有較低額定電壓的電容器等下遊組件，並且可以為空間受限的 ECU 減小印刷電路板的尺寸。

（來源：德州儀器）

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息

，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片

、文字如涉及作品版權問題，請電話或者郵箱聯係小編進行侵刪。

推薦閱讀：

貿澤電子攜手Bourns推出全新電子書探討浪湧保護技術的設計挑戰

一舉三得：直接用碳化矽器件，可節能
、提高功率轉換效率、減少設計尺寸

低壓差穩壓器LDO的基本原理與主要參數

穩壓管的4種應用電路

連接SPI接口器件 - 第二部分