ZHCAFN2 August   2025 ISOTMP35-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2ISOTMP35-Q1 设计关键信息
    1. 2.1 用于检测温度的简化设计原理图
    2. 2.2 温度传输表
  6. 3PWM 控制器 UCC28C43-Q1 设计关键信息
    1. 3.1 UCC28C43-Q1 内部方框图
    2. 3.2 UCC28C43-Q1 电压模式设置
    3. 3.3 UCC28C43-Q1 加热频率设置
  7. 4OPA333-Q1 关键信息
  8. 5空气加热器电路设计示例
    1. 5.1 工作机制说明
    2. 5.2 空气加热器原理图设计
      1. 5.2.1 工作条件
      2. 5.2.2 设计流程
  9. 6典型加热器原理图
  10. 7参考资料

设计流程

  1. 设置 UCC28C43-Q1 的加热频率:当 R1 > 5K 时,若频率为 1kHz,可任取 R1 = 20K。则 C1 = 0.1µF。
    方程式 2. F H E A T I N G 1.72 R 1 × C 1
  2. 配置 UCC28C43-Q1 的 EA。根据 UCC28C43-Q1 中的内部 EA 结构,它属于有 2.5V 偏置的标准反向放大器,我们可以将 UCC28C43-Q1 EA 配置为最简单的 1 倍反向放大器(R9 和 R8),因为非反相输入端口上存在 2.5V 偏置基准电压,因此最终计算公式可更改为:
    方程式 3. V C O M P _ U C 2843 L = V R E F × 1 + R 8 R 9 - V F B _ U C 2843 L × R 8 R 9
  3. 任取 R8 = R9 = 10K
    方程式 4. V C O M P _ U C 2843 L = 2 × V R E F - V F B _ U C 2843 L
  4. 估算加热占空比。
    方程式 5. D u t y H e a t i n g = V C O M P V C S = ( V C O M P _ U C 2843 L - 1.4 ) / 3 V S A W × R 2 / ( R 6 + R 2 ) = ( 2 × V R E F - V F B - 1.4 ) / 3 V S A W × R 2 / ( R 6 + R 2 )
    Here:
    • VSAW = 1.72V
    • VREF 表示 UCC28C43-Q1 中的电压基准,这个值为 2.5V
    • 1.4V 表示 UCC28C43-Q1 EA 单元中 2 个二极管的正向电压
    • 1/3 是 UCC28C43-Q1 EA 单元中电阻分压器 R/(2R+R) 的系数

    根据方程式 5,当 VFB_UC2843L 增加时,占空比相应降低,或者当温度升高时,占空比相应降低。

  5. 设置 ISOTMP35-Q1 的加热和停止加热阈值
    • 加热阈值:< -30℃,ISOTMP35-Q1 的输出电压 = 200mV
    • 停止加热阈值:> -15℃,ISOTMP35-Q1 的模拟输出电压 = 350mV
  6. 根据占空比公式设置 OPA333-Q1 或 R3、R4 的放大系数。
方程式 6. D u t y H e a t i n g = V C O M P V C S = ( V C O M P _ U C 2843 L - 1.4 ) / 3 V S A W × R 2 / ( R 6 + R 2 ) = ( 2 × V R E F - V F B - 1.4 ) / 3 V S A W × R 2 / ( R 6 + R 2 )

Here:

  • VSAW = 1.72V
  • 任取 R6 = R2 = 1K
  • VREF 表示 UCC28C43-Q1 中的电压基准,这个值为 2.5V
  • 1.4V 表示 UCC28C43-Q1 EA 单元中 2 个二极管的正向电压
  • 1/3 是 UCC28C43-Q1 EA 单元中电阻分压器 R/(2R+R) 的系数
方程式 7. DutyHeating=VCOMP_UC2843LVCS=(VCOMP_UC2843L-1.4)/31.72×0.5=(2×VREF-VFB-1.4)2.58= (3.6-VFB)2.58

当占空比为 1、0 时,VFB_UC2843L 分别为 1.02V 和 3.6V

  • 对于停止加热,阈值为 -15℃ 或 350mV,OPA333-Q1 的放大比率为:停止加热意味着占空比为 0,因此 VFB 至少需要大于 3.6V(根据方程式 2)或 3.6V/0.35V = 10.3,这意味着如果该比率大于 10,可能触发停止加热阈值。
  • 对于开始发热,阈值为 -30℃ 或 200mV,OPA333-Q1 的放大比率为:开始加热意味着占空比大于 0,VFB 需要小于 3.6V(根据方程式 2),3.6V/0.2V = 18,这意味着如果该比率小于 18,可能触发开始启动加热阈值。

如果同时考虑停止和开始加热放大比率数据,可以为此设计选择 10,但根据方程式 2,停止阈值可能略高于预期,可任取 R3 = 9K,因此 R4 = 1K。

 典型加热器原理图图 5-1 典型加热器原理图

Here:

  1. 使用信号 Lo-T 转 Hi-T 源来仿真 ISOTMP35-Q1 的模拟输出。
  2. IO_PTC 表示流入 PTC 的电流或加热电流。
  3. PTC_PWM 表示向 PTC_MOSFET 或 Q2 发送的 PWM 驱动信号。

说明:

  1. 对于此设计中的 R 和 C 元件,元件需要满足汽车领域的 AEQ 等级。
  2. 对于48V EV 系统,请使用降压 LMR38010FSQDDARQ1,其最大输入电压高达 80V,可为 UCC28C43-Q1 提供固定 12V 电源轨,LDO TPS71550QDCKRM3Q1 可为 OPA333-Q1 和 ISOTMP45-Q1 提供固定 5V 电源轨(来自降压的 12V 电源轨)
  3. 对于12V EV 系统,由于输入范围可以为 9V 至 16V,因此需要降压/升压转换器来生成 12V 电压,TPS55160QPWPRQ1 可满足目标应用要求,LDO TPS71550QDCKRM3Q1 可直接从 12V 总线提供固定 5V 电压。
  4. 如果设计人员需要上电或断电、温度磁滞、PTC SCP 或开路检测等更多功能,请参阅仿真原理图中的注释说明。

仿真波形:-35℃ - -20℃ 或 150mV - 300mV,开始加热到继续加热

 加热:-35°C 至 -20°C图 5-2 加热:-35°C 至 -20°C

仿真波形:-35℃ - -12℃ 或 150mV - 380mV,继续加热到停止加热

 停止加热:-12°C图 5-3 停止加热:-12°C

仿真波形:-35℃ - -12℃ 或 150mV - 300mV,加热到 PTC SCP

 PTC 短路保护 2A 至 8A图 5-4 PTC 短路保护 2A 至 8A