ZHCAEV2 December   2024 UCC21551-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2汽车 PTC 加热器模块概述
    1. 2.1 汽车加热系统架构
      1. 2.1.1 正温度系数加热器
      2. 2.1.2 热泵
    2. 2.2 汽车加热系统架构
    3. 2.3 PTC 加热器拓扑
  6. 3汽车 PTC 加热器控制器的设计
    1. 3.1  方框图
    2. 3.2  设计电源
    3. 3.3  选择低压降稳压器
    4. 3.4  设计通信接口
    5. 3.5  实现数字隔离器
    6. 3.6  实现微控制器单元
    7. 3.7  设计开关驱动器级
    8. 3.8  选择电源开关
    9. 3.9  适用于 PTC 负载的注意事项
    10. 3.10 设计负载电流监测
    11. 3.11 选择温度传感器
  7. 4总结

选择低压降稳压器

该系统中的低压降 (LDO) 稳压器用于将低压轨和高压轨中的电压降至合适的水平,并以正确的相应电压为两侧元件提供干净的电源轨。具体而言,对于 PTC 加热器设计,它们能为低压侧的通信接口、数字隔离器和 MCU 供电,同时为高压侧的开关驱动器、负载电流监测电路、温度传感器和 MCU 供电。

如果设计人员希望将 LDO 连接到输入电压轨,则此器件必须能够在冷启动或负载突降的情况下处理输入轨的绝对最大电压范围(约 4V 至 42V)。在为 MCU 供电时,TI 建议 LDO 具有低静态电流 (IQ) 以优化电源效率。适用于 PTC 加热器的 LDO 可以选择 TPS7B84-Q1,它具有 3V 至 40V 的宽输入范围(绝对最大范围为 -0.3V 至 42V)和 35µA 的最大 IQ。如需使用 LDO 进行设计方面的更多指导,LDO 基础知识(修订版 A)电子书是一个很好的资源。

设计人员可能需要使用非板载温度传感器来更准确地读取 PTC 负载温度。如果用于该温度传感器的电源与用于读取传感器数据的模数转换器 (ADC) 的基准电压不同,则传感器电源和 ADC 基准电压的变化可能会导致显著的 ADC 输出变化,从而导致误差。为了解决该问题,一种方法是将温度传感器电源和 ADC 基准电压连接在一起,但由于这涉及较长的电缆连接,该方法会增加出现故障情况的可能性。设计人员可通过使用跟踪 LDO 来消除这些问题,使其到非板载温度传感器的输出和 ADC 基准电压在彼此规定的裕度范围内。图 3-11 展示了其实现的示例方框图。

 非板载温度传感器实现图 3-11 非板载温度传感器实现

适合此应用的跟踪 LDO 是 TPS7B4254-Q1,因为它包含此比例式跟踪功能,输出跟踪容差为 ±4mV。该器件还集成了保护功能来确保系统在故障条件下稳健运行,包括反向电流保护、反极性保护等。