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小开关,大用途:智能高边开关选型Tips揭秘(文末附免费样片申请)

小开关,大用途:智能高边开关选型Tips揭秘(文末附免费样片申请)

minwoo
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高边开关虽然是很小的一个器件,但是在电路设计中承担大作用,比如在汽车电子、工业等应用中都可以见到很多高边开关的身影。

如果要选择一款高边开关,有哪些选型技巧呢,高边开关技术系列视频第二期,近20年工作经验工程师继续讲解:

点击观看视频>>>

点击回看第一集视频>>>

首先,为什么汽车会使用这多的智能高边开关

智能高边开关在汽车电子领域被广泛使用,一个重要原因是节约成本,从两个方面来说:

  • 使用智能高边开关节约汽车线束

在汽车电子里,各类电子模块与汽车蓄电池的连接是单线制的,模块与电池之间只有电源线的连接,地线就近接到车身的金属之上(俗称“搭铁”)。

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使用高边开关可以节约汽车线束

如果对节约汽车线束没有概念的话,看了下图就能直观地、很清晰地了解汽车电子系统的复杂程度。节省汽车线束不但可以节约成本,减少整车的重量,还可以减少模块与蓄电池的直接连接节点,减少故障。

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汽车电子系统示意图(图片来源网络)

  • 使用智能高边开关,模块之间可以共享保护和滤波模块

 汽车电子对模块抗干扰能力的要求十分严苛,车身的电气环境非常不稳定,另外蓄电池的电源也不“清洁”,因此滤波器与异常保护是标配,而且体积很大。

对于体积比较受限的模块,诸如摄像头模块,往往没有条件单独配置滤波和保护模块,所以要求主模块为它提供稳定且“清洁”的电源是一个不错的方案。由此,高边开关的价值得以很好地呈现。

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使用高边开关为子模块提供安全、清洁的能源

在汽车应用中,高边开关有哪些主要应用场景?

高边开关在汽车里的主要应用场景归纳起来包括三个方面:

电热丝加热,如座椅加热、雨刮器加热等;

电力传输,负责为外设供电,如为摄像头以及车身控制模块供电等;

功率传输,如喇叭控制、启停线圈供电等。

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高边开关在汽车电子的应用场景

在汽车中使用智能高边开关,需要注意负载的特性,高边开关需要匹配负载类型:阻性、感性与容性:

三大负载类型里,最单纯的是阻性负载,负载特性比较稳定。

容性负载在启动时产生较大的浪涌电流,而实际的工作电流往往远小于浪涌电流,所以针对容性负载的限流保护的设计是一个挑战。

脾气”最暴躁的是感性负载,表现为关断时的强烈的能量释放,产生的反向电动势,一旦处理不当,将导致开关的毁灭性后果。高边开关需要针对感性负载做特别的设计。

在工业应用中的智能高边开关

汽车电子系统环境状况复杂又恶劣,高边开关的诊断与保护机制可以做到万无一失。借鉴高边开关在汽车电子领域的成功经验,很方便地将应用经验延伸和扩展至其它工业领域,如工业控制、工业照明及电机等相关功率控制电路。

工业控制中,中央控制器时刻掌握各个模块的工作状态是很有必要的,特别是涉及行车安全的模块,使用智能高边开关,可以让各个模块实时汇报情况。

如果负载是感性负载,中央控制器就需要特别注意高边开关对感性负载的特别保护。高边开关用作电机驱动的桥式电路,低边开关的PWM信号斜率需要配合高边开关的参数等等。

智能高边开关使用技巧大总结

1)高边开关是与电源的正极相连的开关,开关断开,负载就不带电了;与之对应的是低边开关,它是与电源的负极(俗称地)相连的,即使开关被关断了,负载依然是带电的。

2)对外的电源输出,譬如从一个设备输出另一个设备,中间电源线连接,这个时候需要使用高边开关,因为我们不希望开关关断了,线上还是带电的。

3)与高边开关对应的低边开关也有它存在和应用的场景。首先,低边开关在模块内部低电压的负载切换时经常被使用。另外,高边开关与低边开关组合起来,形成H桥电路,经常被用作电机的控制。

4)电机驱动电路,最让人担心的是上下桥的直通,后果很严重,可能驱动电路会被烧毁。避免上下桥直通,除了需要在驱动软件里增加电机正反转切换时的死区时间,更重要的是需要控制好开关芯片内部MOS的极间寄生参数,辅助的措施可以是延缓开关开启的斜率。

最后,在选择和评价一款芯片的时候,在具体的功能方面,实际上各个芯片厂商基本趋于类似。而芯片的性能与可靠性及稳定性并非一日之功,需要依赖整条产业链上的无数个工程师的日积月累与精益求精。另外,从应用的角度来说,不能片面地追求某一两个指标的优劣,做好参数之间的平衡搭配,这才是应用的核心之道。

英飞凌可以提供汽车和工业应用的多种智能高边开关产品,可以带来更高稳定性,更多性能,目前基于英飞凌最新SMART 7技术制造的最新一代智能高边开关样片PROFET?+2 12V正在火热申请中,点击链接即可申请:

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