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PMOS過壓保護(hù)電路

2018/11/13
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我最近在翻很早之前的一些交流材料,這份材料應(yīng)該是 2011 年的時(shí)候和周巖探討大巴和卡車的脈沖抑制的時(shí)候考慮的。有一個(gè)很有趣的事情,就是說,我們是否要考慮 CMU 對(duì)應(yīng)和管理不同電源電壓下對(duì)于不同電壓的情況。
 
正文如下:
 
適用于 24V 系統(tǒng),本文旨在給出 24V 系統(tǒng)中 loaddunp 保護(hù)電壓小于 46V 的器件的 VBAT 供電方案。
 
 
VB:蓄電池電壓電源
 
V18_PTB5: MCU IO 口,發(fā)出高電平使 VB_PMOS 電壓輸出有效,TTL 電平 VB_PMOS:經(jīng)過 PMOS 保護(hù)電壓輸出
 
VB_P_PROT:經(jīng)二極管反向保護(hù)的 PMOS 輸出電壓
 
 
電路功能:若控制器中使用 loaddump 保護(hù)電壓小于 46V 的器件,可以使用此電路模塊中的方案為這些器件提供過壓保護(hù),特別是在 load dump 情況下。
 
Pspice 仿真分析:模擬的是典型情況下的經(jīng)過 TVS 管抑制后的 Load dump 電壓曲線,可以明顯看出當(dāng) VB>36V 時(shí),穩(wěn)壓管開始起作用,迅速關(guān)閉 Q411 和 PMOS 管。只要過壓信號(hào)一直存在,PMOS 管就會(huì)一直保持關(guān)斷狀態(tài),直至 VB 跌落回 36V 安全電壓以內(nèi)。
 
綠色、紅色曲線分別對(duì)應(yīng)為 VB_P_PROT,VB
 
穩(wěn)壓管取值:Accuracy 為穩(wěn)壓管的精度,VZ 是穩(wěn)壓管在 25℃下的標(biāo)稱值,SZ 是穩(wěn)壓管的溫度系數(shù),△T 是溫度變化,即 T-25℃, Vz’’(max)是最壞情況下的穩(wěn)壓值。
 
 
若需要 Q410 導(dǎo)通,點(diǎn) A 電壓需要 650mV,即使忽略 R411 上面的電壓,點(diǎn) B 的電壓也要至少有 650mV,如果出現(xiàn)最惡劣的工況,D410 的穩(wěn)壓值出現(xiàn) 41.964V 的情況,那么,VB 的電壓至少也得有 42.65V。這時(shí),某些需要保護(hù)的器件可能已經(jīng)失效,電路無法達(dá)到預(yù)期效果。所以建議使用 36V 的穩(wěn)壓管。但是,36V 穩(wěn)壓管在低溫 -40℃時(shí),有可能會(huì)提前工作,即 35V 下就會(huì)使 Q410 動(dòng)作。
 
 
PMOS 參數(shù)計(jì)算
 

 

 
根據(jù)計(jì)算,
 
Rth(j-a)*Pmax=Tj(max)-Ta,
 
Pmax=1.8W
 
ID(max) 2* Rds(on) =Pmax
 
ID(max)=10.95A
 
受 PMOS 保護(hù)的 Vbat 電源負(fù)載電流不能超過 10.95A
 
ISO7637 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
 
i. 試驗(yàn)條件:Us=30V;Ua=27V;Ri=5.5Ohm;Td=350mS;Pload=10w
 
ii. 試驗(yàn)結(jié)果:電路功能狀態(tài)正常
 
iii. 試驗(yàn)電路監(jiān)測(cè)點(diǎn)及試驗(yàn)結(jié)果波形如下圖
 
 
 
小結(jié):我一直想問各家在高壓電池方面為考驗(yàn)?zāi)K供電方面實(shí)際的脈沖調(diào)整,可能也需要根據(jù)動(dòng)力總成的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,也會(huì)在未來進(jìn)行考慮

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過我相信未來衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。