汽車電子中的低成本檢測電流
發布時間:2011-10-28
中心議題:
這zhe篇pian文wen章zhang,主zhu要yao介jie紹shao電dian流liu的de檢jian測ce。所suo涉she及ji的de車che身shen電dian子zi部bu分fen中zhong,用yong的de運yun放fang非fei常chang少shao。因yin此ci還hai是shi把ba一yi些xie考kao慮lv結jie合he使shi用yong中zhong,讓rang大da家jia發fa現xian設she計ji中zhong容rong易yi被bei忽hu略lve的de一yi些xie因yin素su吧ba。
首先考慮兩種不同的方法:基於磁場的檢測方法和基於分流器的檢測方法。
1.基於磁場的檢測方法
(以電流互感器和霍爾傳感器為代表)具有良好的隔離和較低的功率損耗等優點,在電源驅動技術和大電流領域應用較多,但它的缺點是體積較大,補償特性、線性以及溫度特性不理想。
2.分流器的方法
高精度低阻值電阻器目前具有大功率和小體積的特點,這種方法成本較低,精度較高。在汽車電子中用的較多。
以車窗控製為例,想要實現防夾的功能,通常是同時使用兩種方法進行檢測的。
我們麵對的車身電子控製係統的工作電流,一般都在在1-100A之間,當然大部分負載都有Inrush電dian流liu,這zhe也ye是shi我wo們men需xu要yao注zhu意yi的de。今jin天tian需xu要yao涉she及ji的de還hai是shi分fen流liu器qi的de方fang法fa。分fen流liu器qi的de方fang法fa是shi在zai電dian流liu路lu徑jing中zhong以yi串chuan聯lian的de方fang式shi插cha入ru一yi個ge低di阻zu值zhi的de檢jian測ce電dian阻zu會hui形xing成cheng一yi個ge小xiao的de電dian壓ya降jiang,該gai壓ya降jiang可ke被bei放fang大da從cong而er被bei當dang作zuo一yi個ge正zheng比bi於yu電dian流liu的de信xin號hao。這zhe是shi我wo們men檢jian測ce的de原yuan理li。
當然有兩種最為基本的拓撲:
低邊電流檢測
將檢測電阻放在負載和電路地之間,那麼該電阻上形成的壓降可以用簡單的運放進行放大。
高邊檢測
將檢測電阻放在電源和負載之間。
如果更要細分,可將開關的位置一並考慮進去,因為我們麵對的是感性負載。
對於高端檢測的運放電路入下圖所示:
對於低端檢測的運放電路如圖所示:
這兩個圖都是原理級別的,實際上有很多問題,值得我們去思考。
[page]
1.低端檢測的缺點
先看係統性的問題,檢測電阻引入的可能會造成地線幹擾,比如5毫歐電阻,在Inrush電流100A下,會到0.5V.事實上,一般檢測電源的地線與運放的地線不同,有可能產生1V的地線偏移。而大部分AECQ的運放如LM2902和LM2904的輸入電壓最大為-0.3V。-1V的電壓會讓運放在幾秒內燒毀。
事實上六中配置中的flying是需要慎重用的,如果產生了高壓和低壓的脈衝波形,同樣對運放來說是個災難。
最主要的是,本來低端檢測就是低成本方案,如果添加TVS,BOM成本會很難看。解決的方法,在運放輸入端上加入電容和肖特基二極管。
2.高端檢測的潛在風險
高端檢測的風險其實是很大的,首先是精度誤差:
電阻精度的誤差,運放的輸入偏置電壓和輸入偏置電流的誤差,當然圖中的電阻取值全部要方法,10K和100K。
最大的風險在於運放的鉗位電壓,普通的MOS工藝最高工作電壓為18V,高壓MOS為36V,再高需要采用特殊的工藝了。因此我們將運放的輸入端至於電源上,將要直接麵對電源線的幹擾。傳統的保護汽車電源TVS,能夠在40V以下完全開啟,因此我們需要選擇特殊的TVS。而TVS開啟是需要區間的,電壓的前移意味著靜態電流的增大。
shuyudedianyuanyuyunfangdedianyuanbushitongyige,zaiqianrulujingdianzimokuairongsiquchu,erlingyiludianyuanmeiquchudeshihou,yunfangzhijieshaohui。ruguocaiquerjiguanbinglianyiqigongdian,zexuyaoduiyunfangdedianyuanduancaiquTVS保護,問題同上麵是一樣的。
e,f的配置會產生巨大的電壓,也是需要被排除的。
因此運放用起來不容易啊,我看到的很少。而且成本也是一個很大的問題,LT有很多檢測電流的運放,成本較高。一個電阻+運放的配置還不如直接加電流傳感器呢。
- 探究汽車電子中的低成本檢測電流
- 基於磁場的檢測方法
- 基於分流器的檢測方法
這zhe篇pian文wen章zhang,主zhu要yao介jie紹shao電dian流liu的de檢jian測ce。所suo涉she及ji的de車che身shen電dian子zi部bu分fen中zhong,用yong的de運yun放fang非fei常chang少shao。因yin此ci還hai是shi把ba一yi些xie考kao慮lv結jie合he使shi用yong中zhong,讓rang大da家jia發fa現xian設she計ji中zhong容rong易yi被bei忽hu略lve的de一yi些xie因yin素su吧ba。
首先考慮兩種不同的方法:基於磁場的檢測方法和基於分流器的檢測方法。
1.基於磁場的檢測方法
(以電流互感器和霍爾傳感器為代表)具有良好的隔離和較低的功率損耗等優點,在電源驅動技術和大電流領域應用較多,但它的缺點是體積較大,補償特性、線性以及溫度特性不理想。
2.分流器的方法
高精度低阻值電阻器目前具有大功率和小體積的特點,這種方法成本較低,精度較高。在汽車電子中用的較多。
以車窗控製為例,想要實現防夾的功能,通常是同時使用兩種方法進行檢測的。
我們麵對的車身電子控製係統的工作電流,一般都在在1-100A之間,當然大部分負載都有Inrush電dian流liu,這zhe也ye是shi我wo們men需xu要yao注zhu意yi的de。今jin天tian需xu要yao涉she及ji的de還hai是shi分fen流liu器qi的de方fang法fa。分fen流liu器qi的de方fang法fa是shi在zai電dian流liu路lu徑jing中zhong以yi串chuan聯lian的de方fang式shi插cha入ru一yi個ge低di阻zu值zhi的de檢jian測ce電dian阻zu會hui形xing成cheng一yi個ge小xiao的de電dian壓ya降jiang,該gai壓ya降jiang可ke被bei放fang大da從cong而er被bei當dang作zuo一yi個ge正zheng比bi於yu電dian流liu的de信xin號hao。這zhe是shi我wo們men檢jian測ce的de原yuan理li。
當然有兩種最為基本的拓撲:
低邊電流檢測
將檢測電阻放在負載和電路地之間,那麼該電阻上形成的壓降可以用簡單的運放進行放大。
高邊檢測
將檢測電阻放在電源和負載之間。
如果更要細分,可將開關的位置一並考慮進去,因為我們麵對的是感性負載。
對於高端檢測的運放電路入下圖所示:
對於低端檢測的運放電路如圖所示:
這兩個圖都是原理級別的,實際上有很多問題,值得我們去思考。
[page]
1.低端檢測的缺點
先看係統性的問題,檢測電阻引入的可能會造成地線幹擾,比如5毫歐電阻,在Inrush電流100A下,會到0.5V.事實上,一般檢測電源的地線與運放的地線不同,有可能產生1V的地線偏移。而大部分AECQ的運放如LM2902和LM2904的輸入電壓最大為-0.3V。-1V的電壓會讓運放在幾秒內燒毀。
事實上六中配置中的flying是需要慎重用的,如果產生了高壓和低壓的脈衝波形,同樣對運放來說是個災難。
最主要的是,本來低端檢測就是低成本方案,如果添加TVS,BOM成本會很難看。解決的方法,在運放輸入端上加入電容和肖特基二極管。
2.高端檢測的潛在風險
高端檢測的風險其實是很大的,首先是精度誤差:
電阻精度的誤差,運放的輸入偏置電壓和輸入偏置電流的誤差,當然圖中的電阻取值全部要方法,10K和100K。
最大的風險在於運放的鉗位電壓,普通的MOS工藝最高工作電壓為18V,高壓MOS為36V,再高需要采用特殊的工藝了。因此我們將運放的輸入端至於電源上,將要直接麵對電源線的幹擾。傳統的保護汽車電源TVS,能夠在40V以下完全開啟,因此我們需要選擇特殊的TVS。而TVS開啟是需要區間的,電壓的前移意味著靜態電流的增大。
shuyudedianyuanyuyunfangdedianyuanbushitongyige,zaiqianrulujingdianzimokuairongsiquchu,erlingyiludianyuanmeiquchudeshihou,yunfangzhijieshaohui。ruguocaiquerjiguanbinglianyiqigongdian,zexuyaoduiyunfangdedianyuanduancaiquTVS保護,問題同上麵是一樣的。
e,f的配置會產生巨大的電壓,也是需要被排除的。
因此運放用起來不容易啊,我看到的很少。而且成本也是一個很大的問題,LT有很多檢測電流的運放,成本較高。一個電阻+運放的配置還不如直接加電流傳感器呢。
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