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为汽车高/低侧驾驶员增加短路保护和诊断功能

2013年2月20日
汽车应用的智能开关价格昂贵,可能无法随时提供24v的操作,而且经常采用不必要的双或四路配置。通过添加一些标准的、低成本的组件到一个基本的驱动程序,你可以做出一个包括短路保护和内置诊断的更智能的驱动程序。

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汽车应用需要“更智能”的驱动器来驱动开关,以处理从一个安培的几分之一到几安培的负载。这些智能芯片不仅价格昂贵,而且很多时候,它们也不适用于这个应用领域中使用的24v应用。此外,它们通常以四轴或成对的形式出现,因此设计师们为未使用的开关付费。

图中简单的电路添加了一些低成本的组件到一个“哑驱动程序”,使其成为一个智能的,增加了短路保护和内置诊断。晶体管Q1是一种廉价的驱动器,可以承受几百伏电压和驱动几百毫安。微控制器输出高,通过光耦合器U1的光电晶体管锁存晶体管。接着它将输出引脚配置为输入,而U1通过R2提供基极电流使晶体管保持通电。

U1在Q1的负载电路中有LED,用于检测短路。在短路的情况下,它是“饥饿”的电流,关闭光电晶体管驱动电源开关Q1的基底并保护它。CPU输入引脚可以根据需要方便地采样发生的短路,例如每隔几秒钟。

A点的电压从短路时的几百毫伏变化到正常运行时的4.7伏,为CPU的输入端口提供了一个明确的指示。对于基于重试的短路恢复,CPU可以在空闲时间将自己再次变成一个输出,以恢复“开”状态,并将开关从“脱开”状态恢复过来。CPU引脚现在再次进入输入模式,以检测外部短是持久的。根据应用程序的不同,可以根据最终应用程序确定合适的重试机制。

在正常运行时,CPU可以通过拉低输出轻松关闭开关。CPU可以发出一个逻辑低,当它需要在正常运行期间关闭Q1时,再次将引脚转换为输出。

在一个基本的开关驱动中添加一些廉价的组件可以增强它的操作特性。

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