Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Шумахер У. Полупроводниковая электроника

.pdf
Скачиваний:
203
Добавлен:
28.03.2015
Размер:
8.01 Mб
Скачать

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 112 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

112 3. Силовые полупроводниковые приборы

Алгоритм выбора стабилизатора напряжения по потребляемому току

 

Стабилизаторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Потребляемый ток

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< 250 мкА

> 250 мкА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блокировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блокировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4251

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многоканальные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стабилизаторы

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

 

 

Есть

 

Нет

 

 

 

 

 

 

Нет

 

Есть

 

 

 

Нет

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4452

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4266-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4264

TLE 4270

TLE 4266

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4470

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4471

 

 

 

 

 

TLE 4276

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4284

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4473

 

 

 

 

 

TLE 4286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4476

 

 

 

 

 

TLE 4296

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7469

 

 

 

 

 

TLE 4296-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

 

 

 

 

Вывод

 

 

 

 

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

Неавтомобильные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

 

таймер

 

 

 

 

 

 

 

Power Good

 

 

 

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

источники питания

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

Есть

 

 

Нет

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7273

 

 

 

TLE 4268

 

 

 

 

 

TLE 4290

TLE 4274

 

 

 

 

TLE 4262

TLE 4271-2

 

TLE 4117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4278

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4264-2

 

TLE 4267

TLE 4263

 

TLE 4305

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7274

 

 

 

 

TLE 4287

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4307

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4317

 

 

Система раннего

 

 

 

 

Система раннего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4417

 

 

предупреждения

 

 

 

 

предупреждения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4418

 

 

Есть

Нет

 

 

 

 

Нет

 

 

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IFX1117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4299 GM

TLE 7272

 

TLE 4275

TLE 4269

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4285

TLE 4279

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4295

TLE 4299-G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.79. Выбор стабилизатора напряжения по потребляемому току.

системы, которые остаются в рабочем со-

Основное достоинство применения дан-

стоянии, когда автомобиль находится на

ных устройств состоит в том, что в случае

стоянке, разрабатываются, исходя из крите-

короткого замыкания на выходе следящего

рия минимального потребления тока. Та-

стабилизатора основное напряжение пита-

ким образом, древовидная схема выбора,

ния не изменяется. Кроме того, дополни-

представленная на Рис. 3.79, в самом верху

тельное преимущество заключается в рас-

разделяется на две ветви: на стабилизаторы

пределении тепловых потерь на печатной

с низким потребляемым током и стабилиза-

плате между несколькими приборами. Ос-

торы с высоким потребляемым током.

новной

областью применения

следящих

Сильно разветвленное дерево говорит о

стабилизаторов

напряжения

компании

том, что линейка стабилизаторов напряже-

Infineon, являются, например, контроллеры

ния, представленная

компанией Infineon,

датчиков. Поскольку выходное напряжение

может удовлетворять

фактически любым

следящего стабилизатора можно отклю-

требованиям заказчиков, производящих ав-

чить путём подачи запрещающего сигнала,

томобильное электрооборудование. В верх-

потребляемый ток, а с ним и расход топли-

нем левом углу представлены следящие ста-

ва, может быть снижен. Конечно же, суще-

билизаторы напряжения (voltage tracker),

ствует

также

возможность использовать

которые используются в качестве буферов

следящие стабилизаторы в качестве верх-

для питания дополнительных устройств. На

них ключей для коммутации малых нагру-

Рис. 3.80 представлены различные вариан-

зок.

 

 

 

ты применения этих универсальных уст-

Древовидная

схема, приведённая на

ройств. Помимо одноканальной модели, в

Рис. 3.81, позволяет пользователю подоб-

разработке находятся ещё две модели:

рать подходящее устройство по известному

TLE 4252 — с одним выходом на 200 мА и

выходному току. Обе схемы выбора с послед-

TLE 4452 — с двумя выходами по 200 мА.

ними данными можно найти в Интернете.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 113 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

3.6. Мощные приборы для автомобильной электроники 113

 

Электронный блок управления

 

 

GND

 

+VS

 

 

 

 

 

TLE 4251 D

 

GND

 

 

 

 

 

1

 

5

 

ADJ/EN

GND

I

Основной

Q

I EN

ADJ

Q

Зажигание

стабилизатор

 

G

 

 

(например

 

 

 

 

 

TLE 4250

 

 

TLE4274)

 

 

 

 

 

 

VS switched

 

VCC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Q

 

 

 

+VCC

 

 

Q

I

 

 

 

+Vtrack1

+VCC

 

+VCC

 

G

 

 

TLE 4250

 

 

ADJ/EN

GND

GND

 

 

 

 

 

 

GND

ADJ/EN

Микроконтроллер

 

G

TLE4250 G

I

 

G4250 TLE 4250

Q

 

 

 

+Vtrack2

+VCC

 

+VCC

 

 

 

 

I

Q

GND

 

 

ADJ/EN

GND

ADJ/EN

 

 

 

GND

 

 

 

Q

I

 

 

TLE

+Vtrack3

+VCC

 

+VCC

G

 

 

4250TLE

 

 

I

Q

 

 

 

GND

 

 

ADJ/EN

GND

 

 

 

 

GND

ADJ/EN

 

 

G

 

 

 

 

TLE 4250

 

 

 

I

Q

+VCC4 switched

GND

GND

+VCC1 switched

GND

+VCC2 switched

GND

+VCC3 switched

Рис. 3.80. Пример использования следящих стабилизаторов напряжения TLE 4250 и TLE 4251 для получения равномерного распределения тепловых потерь на печатной плате.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 114 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

114 3. Силовые полупроводниковые приборы

Алгоритм выбора стабилизатора напряжения по выходному току

 

Стабилизаторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выходной ток > 150 мА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

Да

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блокировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Блокировка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4251

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нет

 

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многоканальные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стабилизаторы

 

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

Сброс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

 

 

Нет

Есть

 

 

 

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

Нет

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4452

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4266

TLE 4264-2

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4270

 

 

 

TLE 4276

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4470

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4471

 

 

 

 

 

 

TLE 4266-2

TLE 4264

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4473

 

 

 

 

 

 

TLE 4286

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4476

 

 

 

 

 

 

TLE 4296

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7469

 

 

 

 

 

 

TLE 4296-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

 

 

 

Вывод

 

 

 

 

 

 

 

Сторожевой

 

 

 

Неавтомобильные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

 

 

Power Good

 

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

источники питания

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

 

 

Есть

Нет

 

 

 

 

 

Нет

Есть

 

 

 

 

 

Нет

 

 

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4263

 

 

 

 

 

 

TLE 4268

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4274

TLE 4290

 

TLE 4267 TLE 4271-2

 

TLE 4117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7273

 

 

 

 

 

 

TLE 4278

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4284

 

 

 

 

TLE 4287

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4305

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 7274

 

 

 

 

TLE 7272

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4307

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4317

 

 

Система раннего

 

 

 

Система раннего

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4417

 

 

предупреждения

 

 

 

предупреждения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4418

 

 

Нет

Есть

 

 

 

Нет

Есть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IFX1117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4299 GM

TLE 4262 TLE 4285

TLE 4269

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4279

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 4299-G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.81. Выбор стабилизаторов напряжения по выходному току.

DC/DC-преобразователи

для автомобильной электроники

Во многих системах автомобиля (трансмиссия, система безопасности и информа- ционно-развлекательные системы) используются всё более мощные процессоры, потребление тока растёт, а вместе с ним растут и потери в аналоговых стабилизаторах. Поэтому выгоднее использовать импульсные стабилизаторы — так называемые DC/DCпреобразователи. Они делятся на понижающие, которые понижают напряжение, и на повышающие, которые создают более высокое выходное напряжение, чем напряжение источника. На Рис. 3.82 приведено сравнение коэффициентов полезного действия стабилизаторов (аналоговых/импульсных) для типового устройства управления двигателем.

Солидный прирост в КПД уравновешивает дополнительные затраты на организацию импульсного режима работы при выходных токах уже порядка 1 А. С вводом в

автомобилях напряжения питания 42 В DC/DC-преобразователи потеснят аналоговые стабилизаторы во всём диапазоне токов. Именно поэтому компания Infineon уже сейчас разработала линейку DC/DCпреобразователей, поддерживающих входное напряжение 42 В. На Рис. 3.83 представлены основные типы DC/DC-преобра- зователей.

Здесь можно увидеть простые интегральные понижающие преобразователи (TLE6365 и TLE6372), а также комбинацию понижающего и повышающего преобразователей (TLE6363). Кроме того, на Рис. 3.83 представлены драйверы для внешних p-ка- нальных МОП-транзисторов (TLE6389) и стабилизаторы напряжения с более сложной структурой с вторичными аналоговыми стабилизаторами.

Блок-схема и основные особенности стабилизатора TLE6368 представлены на

Рис. 3.84.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 115 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

3.6. Мощные приборы для автомобильной электроники 115

100

95

90

85

80

75

[%]

70

 

КПД

65

60

 

 

55

50

45

40

35

30

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PLOSS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DC/DC

 

 

 

 

14 В × 0.48 A =

PIN

0.75 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.75 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POUT

Уменьшение рассеиваемой мощности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 В × 1 A = 6 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 В × 1 A =

 

 

P

IN

PLOSS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LDO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

POUT

 

 

10

100

1000

10000

 

 

 

6 В × 1 A = 6 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток нагрузки [мА]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.82. Сравнение коэффициентов полезного действия аналогового стабилизатора и DC/DC-преобразователя.

TLE6363

TLE6361, TLE6368

 

TLE6365

 

5-В или понижающий

Интегральный регулируемый

6-В интегральный понижающий

преобразователь с малым

повышающий и 5-В понижающий

преобразователь плюс

 

 

потребляемым током,

преобразователь с функцией

5-, 3.3-, 2.6-В линейные стабилизаторы

функциями сброса, раннего

сброса, сторожевым таймером

плюс 6 следящих стабилизаторов напряжения

предупреждения

и регулируемой частотой

с функцией сброса, сторожевым таймером,

и блокировки

внутреннего генератора

разблокировкой, функцией перехода

 

 

 

 

в ждущий режим и SPI-интерфейсом

 

 

 

 

 

 

 

Высокая

 

 

 

 

 

Сложность

 

 

 

 

 

Низкая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

Выходной ток [А]

 

 

TLE6365

TLE6372

 

TLE6389

5-В понижающий

5-В понижающий преобразователь

5-В или 6-В понижающий

преобразователь

с функцией сброса, регулируемой

преобразователь

с функцией сброса и

частотой внутреннего генератора,

с функцией сброса

регулируемой частотой

малым потребляемым током,

и блокировки

внутреннего генератора

используется только в 24- и 42-В системах

 

 

Рис. 3.83. Основные типы DC/DC-преобразователей для автомобильной электроники.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 116 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

116 3. Силовые полупроводниковые приборы

TLE6368 — источник питания для 32-битных микроконтроллеров; входное напряжение 12 и 42 В

Прибор аналогичен TLE 6361 Минимальное входное напряжение 5.5 В Линейные стабилизаторы напряжения:

5 В, 800 мА

2.6 или 3.3 В, 400 мА

2.6 В или 3.3 В, 300 мА

Включение следящих стабилизаторов при пуске Отключение сторожевого таймера при пуске Задержка сброса при пуске – 8 мс

STBY

Понижающий преобразователь

Управление

 

TLE 6368

 

 

LIN1

Sleep

LIN2

 

Защита

LIN3

Сброс

 

 

TR

WWD

 

TR

 

 

TR

SPI

 

TR

16 бит

 

 

 

TR

 

GND

TR

 

 

Рис. 3.84. Стабилизатор напряжения TLE6368 для питания автомобильных устройств с мощными процессорами.

Стабилизаторы тока для управления светодиодами

Серия стабилизаторов тока TLE424x охватывает другую широкую область применения — управление светодиодными лампами в автомобилях. Последнее поколение мощных светодиодов может заменить электронные лампы накаливания во множестве устройств. Поскольку светодиоды достигают своей рабочей яркости намного быстрее, чем лампы накаливания, они прекрасно подходят для повторителей стоп-сигналов. Кроме того, конструктивные характеристики светодиодов являются более предпочтительными (свобода выбора конструкции и глубина установки).

ИС TLE4240 от Infineon — первый в мире стабилизатор тока для светодиодов — уже широко используется в различных устройствах. Его основные преимущества:

стабилизация постоянного тока;

обеспечение постоянной яркости светодиодов;

длительный срок службы:

наличие диагностических функций.

На Рис. 3.85 показано, что, помимо под-

держания постоянной яркости, происходит и повышение надёжности (при помощи

Ток [мА]

120 Ом

 

120

Светодиод повреждёнен

 

 

 

80

 

Свето-

 

диоды

 

 

40

 

1…3

 

 

3 6 9 12 15 18 21 24 30

Напряжение питания [В]

 

 

Вывод сигнала

 

 

Ток [мА]

диагностики

 

 

120

Светодиод защищёнен

ST

 

Q

TLE 4240/

80

 

TLE 4241

 

 

I

 

 

 

 

 

 

40

 

 

GND

 

 

 

 

 

 

 

13.5 В

Свето-

 

3

6 9 12 15 18 21 24 30

диоды

 

Напряжение питания [В]

 

1…3

 

 

 

 

Рис. 3.85. Сравнение драйвера светодиодов с простым ограничителем тока, в качестве которого используется последовательно включённый резистор.

стабилизации тока светодиод можно эффективно защищать от перегрузок) по сравнению с простыми ограничителями тока с последовательно включённым резистором. Кроме того, микроконтроллер получает информацию о любом разрыве в цепи свето-

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 117 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

3.6. Мощные приборы для автомобильной электроники 117

диодов в виде сигнала диагностического флага ST.

На Рис. 3.86 представлена ИС TLE 4241 — драйвер светодиодов с переключаемым уровнем тока и ШИМ-модуляцией входного сигнала. Так как выходной ток стабилизатора может программироваться при помощи внешнего резистора, то он может применяться в задних фарах или повторителях стоп-сигналов и в различных дополнительных устройствах освещения во многих автомобилях.

TLE 4241 G

I

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Регулировка

в ток

 

ST

 

напряжения

 

Состо-

верхнего

 

 

 

 

 

 

 

порога

 

 

 

яние

 

 

 

 

Преобразователь

 

PWM

 

Регулировка

 

 

 

 

 

 

нижнего

 

 

 

Управ-

порога

 

 

SET

 

 

REF

ление

 

 

 

 

Опорное

 

 

 

 

напряжение

 

 

GND

Рис. 3.86. Блок-схема TLE 4241.

В ближайшем будущем для управления светодиодами также в основном будут использоваться импульсные (ключевые) схемы, поскольку в системах освещения потери мощности являются серьёзной проблемой.

3.6.6. Трансиверы

Ещё одной группой приборов с совершенно другими функциональными возможностями являются трансиверы (приёмопередающие устройства), обеспечивающие обмен данными между электронными контроллерами.

Соединяя контролеры в сеть и используя различные шины передачи данных в автомобилях, можно значительно снизить количество и вес проводов. Поскольку требования к устройствам значительно отличаются, используются различные оптимизированные по стоимости шины. Например, управление двигателем производится в реальном времени, поэтому следует выбрать высокоскоростную шину. Для регулировки зеркала заднего вида или регулировки положения сидений подойдет более медленная шина. На Рис. 3.87 представлены различные используемые в автомобилях шины передачи данных с основными параметрами.

Различают высокоскоростные, низкоскоростные и LIN-шины. Кроме того, для аудиосистем используются сверхбыстрые шины.

Для того чтобы соединить микроконтроллер с другими устройствами, используют трансиверы (приёмопередающие устройства). Эти ИС служат буфером между чувствительным микроконтроллером и «суровым внешним миром» и должны иметь достаточно мощные выходные каскады, чтобы управлять шиной. Для передачи данных в основном используется неэкранированная витая пара. Помехи минимальны при использовании разнополярных сигналов в двух жилах витой пары. Поэтому к выходным каскадам трансиверов предъявляются строгие требования по симметрии сигналов. Поскольку в автомобилях возникают сильные электромагнитные поля, помехоустойчивость входов и выходов трансивера также является важным параметром. Соответственно, сложно обеспечить надёжную работу трансиверов от разных производителей в одной сети. Для того чтобы гарантировать их совместимость, были разработаны соответствующие тесты. Результаты измерений нескольких высокоскоростных трансиверов представлены на Рис. 3.88.

Из рисунка ясно видно, что наилучшие результаты показывает трансивер TLE 6250. Это происходит благодаря наличию специального выходного каскада с хорошей симметрией фронтов импульсов и НИЗКИХ и ВЫСОКИХ уровней сигнала. Рассмотрим основные функциональные блоки трансивера на примере блок-схемы TLE 6250, представленной на Рис. 3.89.

Шина CAN подключается слева (выводы CANH и CANL). Микроконтроллер переда-

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 118 из 589 (September 3, 2010, 15:11)

118 3. Силовые полупроводниковые приборы

Система шин в автомобиле

Шина CAN

 

 

Диагностика

 

Двухпроводная низкоскоростная

 

 

 

 

(< 125 Кбод), ISO 11519 или одно-

 

 

 

проводная шина CAN (< 40 Кбод)

 

Шина диагностики

 

или высокоскоростная ISO 11898 (< 125 Кбод)

Шина K/L (ISO 9141)

 

Модуль

 

Модуль

 

или LIN

Электронная

Модуль

 

Управление

левой

правой

 

система

освещения

 

двери

двери

 

двигателем

курсовой

 

 

 

 

 

 

 

устойчивости

 

 

 

 

Шина CAN трансмиссии

 

 

 

 

 

Двухпроводная шина,

 

 

 

 

 

< 1 Мбод, ISO 11898

 

Коробка

передач

 

 

Шлюз

 

 

 

 

 

 

Шина CAN

 

 

 

 

 

системы безопасности

 

 

 

 

 

Двухпроводная,

 

 

 

 

 

< 1 Мбод, ISO 11898

 

 

Регулировка

Климат-

Авто-

 

 

 

мобильный

 

 

 

сидений

контроль

 

 

 

WiFi

 

 

 

 

 

Мобильный

Подушки

 

 

 

 

ABS

 

 

 

телефон

безопасности

 

 

Шина CAN

 

 

 

 

 

 

 

 

информационно-

 

 

 

 

 

развлекательных

 

 

 

 

 

систем

Много-

 

 

 

 

Низкоскоростная,

 

 

 

 

двухпроводная,

функциональный

Шины

ABS

Датчик

 

< 126 Кбод, ISO 11519

дисплей

 

обмена

 

 

 

 

 

данными

 

 

 

 

 

MOST,

 

Дополнительная шина LIN

 

 

D2B

 

 

 

 

 

Однопроводная, с очень

Двигатель

Мультимедийный

 

 

низкой скоростью пере-

модуль

 

 

 

 

 

дачи данных (< 20 Кбод)

 

 

 

 

Рис. 3.87. Обзор шин передачи данных в автомобиле.

60

[дБмкВ]

50

 

излучения

40

30

 

Уровень

20

10

 

0

–10

Philips PCA82C250

Bosch CF160

Bosch CF150

Infineon TLE 6250

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Частота [МГц]

Рис. 3.88. Уровень помех, излучаемых различными высокоскоросными трансиверами.

 

 

 

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 119 из 589 (September 3, 2010, 15:12)

 

 

3.6. Мощные приборы для автомобильной электроники

119

 

 

TLE 6250 G

 

3

VCC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Драйвер

 

 

 

CANH

7

 

 

1

TxD

 

Выходной

Защита

 

 

 

 

 

 

 

 

CANL

6

каскад

от перегрева

 

 

 

 

Управление

 

 

 

 

 

 

8

INH

 

 

 

 

режимом

 

 

 

 

 

5

RM

 

 

 

 

Приёмник

 

 

 

 

 

 

 

4

RxD

 

GND

2

 

 

 

 

 

Рис. 3.89. Блок-схема TLE 6250.

 

 

ёт данные на шину через логический вход

Компания Infineon разработала и выпус-

передатчика, TxD, и далее через выходной

тила полный ассортимент CAN-трансиве-

каскад. Данные, получаемые по шине CAN,

ров. На Рис. 3.90 изображено дерево выбора

считываются приёмником (нижний блок на

нужного CAN-трансивера.

 

Рис. 3.89), преобразуются в ассиметричные

Как и стабилизаторы напряжения, CAN-

(относительно вывода GND) сигналы логи-

трансиверы

используются

во многих

ческого уровня и поступают на выход при-

устройствах,

поэтому идея

совмещения

ёмника, RxD.

этих устройств в одном корпусе является

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автомобильный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

трансивер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Высокоскоростная

 

 

 

 

 

 

 

 

Низкоскоростная

 

 

 

 

 

LIN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шина CAN

 

 

 

 

 

 

 

 

шина CAN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однопроводные

 

 

 

Отказоустойчивые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(двухпроводные)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 6255

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автономные

 

CAN-LDO

 

 

 

Автономные

 

 

 

 

CAN-LDO

 

 

Автономные

 

LIN-LDO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TLE 6250

 

TLE 6272

 

 

 

TLE 6252

 

 

TLE 6261

TLE 6258

TLE 6285

TLE 6250 V33

 

 

 

 

 

 

TLE 6254

 

 

TLE 6263

TLE 6259

TLE 6286

TLE 6251

 

 

 

 

 

 

TLE 6254-2

 

 

TLE 6266

TLE 6259-2

 

 

 

TLE 6253

 

 

 

 

 

 

TLE 6254-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шлюз

TLE 6273

Рис. 3.90. СAN-трансиверы.

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 120 из 589 (September 3, 2010, 15:12)

120 3. Силовые полупроводниковые приборы

очевидной. В компании Infineon данная

кий ток покоя, так как в ней используется

идея была последовательно реализована для

современный

стабилизатор

напряжения

всех трёх типов трансиверов. В каждом слу-

TLE 4299.

 

 

 

 

 

чае на втором уровне есть ветвь, позволяю-

3.6.7. ИС интеллектуальных систем

щая выбрать между собственно трансиве-

ром и CAN-LDO.

 

 

 

питания

 

 

 

 

Как видно из названия, CAN-LDO со-

В ближайшем будущем системные ин-

держит не только стандартный CAN-тран-

тегральные ИС в виде специализированных

сивер, но и стабилизатор с низким падени-

интеллектуальных силовых ИС выйдут на

ем напряжения (LDO), который может ис-

лидирующие позиции рынка. Например, в

пользоваться для различных целей.

 

 

дверном модуле автомобиля уже осущест-

Например, ИС TLE 6266 была разрабо-

вляется

интеграция функций

источника

тана

для низкоскоростных помехозащи-

питания и передачи данных, выполняемых

щённых шин. Её блок-схема и основные

CAN-LDO микросхемой TLE6266 и много-

параметры представлены на Рис. 3.91.

функциональной

мостовой

ИС TLE7201.

ИС CAN-LDO второго поколения будут

В электронном

блоке

управления можно

использоваться,

например, в следующем

выделить следующие функциональные бло-

поколении дверных модулей. Их отличи-

ки: питания, обмена данными, вычислений

тельной особенностью является сверхниз-

(+ память), обработки сигналов и исполни-

кий ток потребления в спящем режиме.

тельные устройства. На Рис. 3.21 эти блоки

Первое поколение ИС (TLE 6263) уже

имеют различную окраску в зависимости от

многие годы используется в серийно произ-

типа: цифровой, аналоговый или силовой.

водимых дверных модулях (см. Рис. 3.92).

Как показано на этом рисунке, разбиение

ИС TLE 6263 — стандарт для подобных

на блоки может быть оптимизировано с ис-

устройств. Вид печатной платы снизу пока-

пользованием

ноу-хау

как

пользователя,

зывает, что элементы установлены на плате

так и

производителя

полупроводниковых

только с одной стороны, что помогает сни-

приборов. На Рис. 3.94 представлены раз-

зить затраты. Следующее поколение двер-

личные варианты разбиения (с различным

ных

модулей,

помимо

TLE 6266,

будет

уровнем интеграции).

 

 

 

включать в себя также многофункциональ-

 

 

 

ИС систем питания применяются в сис-

ный мост TLE 7201R, рассмотренный ра-

темах,

входящих в состав автомобильной

нее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

электроники уже достаточно долгое время.

ИС TLE 6272, предназначенная для вы-

Одно из наиболее важных применений —

сокоскоростных шин CAN, изготавливается

контроллер подушек безопасности. На се-

по технологии «кристалл рядом с кристал-

годняшний день почти в каждом автомоби-

лом» (chip-by-chip). Кристалл стабилизатора

ле имеются четыре или более подушки бе-

напряжения, изготовленный по традицион-

зопасности, устанавливаемые в автомобиль

ной биполярной технологии, совмещается в

серийно. На Рис. 3.95 представлен полный

стандартном корпусе SO-14 с кристаллом

набор

 

ИС,

производимых

компанией

трансивера,

изготовленным по новейшей

 

Infineon для этих целей и пользующийся

технологии SPT. Поскольку кристаллы со-

большим успехом на рынке.

 

 

единены с выводной рамкой, являющейся

 

 

Он состоит из датчиков, микроконтрол-

кристаллодержателем, только через

вывод

лера, стабилизаторов напряжения, шинных

GND, то ИС имеет очень высокую помехо-

трансиверов и драйверов поджига пиропат-

защищённость, а совместимость с отдель-

рона. В разработке находится следующее по-

ной ИС CAN обеспечивается использовани-

коление данного набора микросхем, демон-

ем одного и того же кристалла трансивера.

стрирующее лидерство компании Infineon на

Блок-схема

и

основные

характеристики

рынке автомобильной электроники.

TLE 6272 представлены на Рис. 3.93.

 

 

Другими системами, в которых в боль-

Для устройств, использующих однопро-

ших количествах используются системные

водную шину LIN, была разработана LIN-

ИС, являются антиблокировочная система

LDO микросхема TLE 6285. Как и высоко-

тормозов (ABS) и электронная система кур-

скоростные CAN-модули, она изготовлена

совой устойчивости (ESP). Здесь компания

по технологии «кристалл рядом с кристал-

Infineon

также

демонстрирует

широкий

лом» и отличается тем, что имеет сверхниз-

 

 

 

 

 

 

 

 

INFSEMI_2-Text.fm, стр. 121 из 589 (September 3, 2010, 15:12)

3.6. Мощные приборы для автомобильной электроники 121

TLE 6266

OUTL1

 

Генератор

Драйвер

подкачки

OUTL2

заряда

 

Драйвер

VS

OUTH1

Драйвер+защита

Детектор

переключения

PWM

OUTH2

 

Драйвер

OUTH3

 

 

Драйвер

 

CSN

 

 

 

 

 

UVLO

 

 

 

SPI

CLK

 

 

 

 

DI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DO

 

 

 

 

 

VCC

 

 

 

Таймер

Генератор

 

 

 

 

 

 

 

 

+

Генератор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сброса

 

ИОН

 

 

 

+

RO

 

 

 

LDO

сторожевой

 

 

 

 

 

таймер

 

 

 

 

 

Управление режимами

WK

RTL

 

 

фронтом

 

 

CANH

CAN H

 

Драйвер

TxD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CANL

CAN L

 

Управление

Защита от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RTH

 

 

 

перегрева

 

Фильтр

Приёмник

 

Входной

RxD

 

каскад

 

 

 

 

Детектор CAN-импульса

 

 

 

 

Особенности:

GND

 

 

 

Низкоскоростной CAN-трансивер

Только режим приёма RxD

• Встроенный LDO (50 мА)

TLE 6266

Малый ток потребления

16-битный последовательный интерфейс

Схема сброса

Сторожевой таймер

Система раннего предупреждения

3 верхних и 2 нижних ключа

Вход для вывода из «спящего» режима

Отказоустойчивость

Корпус P-DSO-28

Рис. 3.91. Низкоскоростная CAN-LDO микросхема TLE 6266 для применения в кузовной электронике.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]