工控網(wǎng)首頁
>

應(yīng)用設(shè)計(jì)

>

汽車電子中的精準(zhǔn)電流檢測(cè):類比半導(dǎo)體電磁閥控制革新作

汽車電子中的精準(zhǔn)電流檢測(cè):類比半導(dǎo)體電磁閥控制革新作

2024/7/17 15:13:21

汽車電磁閥作為汽車系統(tǒng)中的關(guān)鍵執(zhí)行器,負(fù)責(zé)精細(xì)調(diào)控油、水、氣等流體的流動(dòng)。在車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESC)及自動(dòng)變速箱等關(guān)鍵應(yīng)用中,電磁閥的精準(zhǔn)操作對(duì)于保障系統(tǒng)性能至關(guān)重要。特別是比例電磁閥和線性電磁閥,它們的控制精度直接影響系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性和可靠性,因此對(duì)電流檢測(cè)的精度要求極高。

上海類比半導(dǎo)體技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“類比半導(dǎo)體”或“類比”)作為國內(nèi)領(lǐng)先的模擬及數(shù)?;旌闲酒O(shè)計(jì)商,憑借在線性產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累,成功攻克了行業(yè)內(nèi)的技術(shù)挑戰(zhàn),推出了性能卓越的電流檢測(cè)放大器系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅完善了運(yùn)放產(chǎn)品線,而且在關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上展現(xiàn)出色的表現(xiàn),為汽車電磁閥的精準(zhǔn)控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

一、電流檢測(cè)放大器在電磁閥中的應(yīng)用挑戰(zhàn)

在電磁閥的電流檢測(cè)中,存在兩種典型的電路配置,其中一種如圖一所示。

 圖片1.png

圖 1  一種典型的電磁閥工作和續(xù)流時(shí)的電路配置

綠色路徑代表電磁閥正常工作時(shí)的電流流動(dòng),而紅色路徑則代表續(xù)流時(shí)的電流路徑。在續(xù)流過程中,由于二極管與線束或PCB走線的寄生電感效應(yīng),可能引起節(jié)點(diǎn)A的電壓下降至-1V以下。在這種情況下,電流檢測(cè)放大器的輸入端IN+和IN-會(huì)面臨低于-1V的共模電壓挑戰(zhàn)。鑒于市場(chǎng)上多數(shù)電流檢測(cè)放大器的共模電壓范圍上限為-0.3V,超出此范圍可能導(dǎo)致電流檢測(cè)放大器輸出VOUT異常升高至接近電源電壓VCC。只有當(dāng)共模電壓恢復(fù)至-0.3V以上,輸出才能恢復(fù)正常。甚至有些電流檢測(cè)放大器,即便共模電壓恢復(fù),輸出也無法自動(dòng)回正,需要重啟系統(tǒng)。MCU在檢測(cè)到VOUT接近VCC時(shí),可能會(huì)錯(cuò)誤地將此現(xiàn)象判斷為過流故障。

 

圖片2.png

圖 2  另一種典型的電磁閥工作和續(xù)流時(shí)的電路配置

圖二列舉了另一種電磁閥在開關(guān)閉合與斷開狀態(tài)下的電流行為。

  • 開關(guān)閉合時(shí),電磁閥正常工作,節(jié)點(diǎn)A電壓為12V,共模電壓為12V。

  • 開關(guān)斷開時(shí),由于低邊MOSFET的驅(qū)動(dòng),寄生電容放電導(dǎo)致電感電流將節(jié)點(diǎn)A電壓拉低,形成負(fù)電壓。同樣,MCU可能會(huì)錯(cuò)誤地將此讀數(shù)判斷為過流。

通過這兩種應(yīng)用場(chǎng)景,我們認(rèn)識(shí)到電磁閥在操作過程中可能產(chǎn)生低于-1V的共模電壓。因此,電流檢測(cè)放大器必須能夠承受較高的負(fù)共模電壓,同時(shí)確保輸出信號(hào)不會(huì)發(fā)生鉗位現(xiàn)象,避免錯(cuò)誤的過流故障診斷。

二、類比半導(dǎo)體CSA601Q電流檢測(cè)放大器在負(fù)共模電壓下的性能驗(yàn)證

類比半導(dǎo)體的CSA601Q電流檢測(cè)放大器,以其高精度特性,能夠在-6V至40V的共模電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)具備出色的共模抑制比(CMRR)、高精度、寬帶寬和低溫度漂移性能。針對(duì)電磁閥控制中的挑戰(zhàn),我們對(duì)CSA601Q進(jìn)行了在-1V共模電壓條件下的小信號(hào)和大信號(hào)輸入測(cè)試,以驗(yàn)證其在極端條件下的輸出穩(wěn)定性,并確保電流檢測(cè)放大器輸出不會(huì)發(fā)生鉗位到供電電壓的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示。

 

圖片3.png

圖 3  類比半導(dǎo)體的CSA601Q電流檢測(cè)放大器測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路

2.1 實(shí)驗(yàn)一:小信號(hào)測(cè)試(共模電壓-1V,輸入信號(hào)0.1V)

在該實(shí)驗(yàn)中,信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生具有1V偏置(Offset)、0.1V峰-峰值(Vpp)、10Hz頻率(Freq)的兩路信號(hào),相位差為180°。兩路信號(hào)的負(fù)端接入地線(GND),正端分別接入電流檢測(cè)放大器的IN+和IN-(在-1V的共模電壓上疊加0.1V正弦波,模擬兩個(gè)反向電流)。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明,電流檢測(cè)放大器輸出C1呈現(xiàn)預(yù)期的2V峰值半正弦波形,與理論計(jì)算的4V峰-峰值(0.2Vpp x Gain20)相符,且負(fù)半周期被地線GND正確鉗位。

   

QQ截圖20240717151746.png

2.2 實(shí)驗(yàn)二:大信號(hào)測(cè)試(共模電壓-1V,輸入信號(hào)1V)

在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中,信號(hào)發(fā)生器設(shè)置與實(shí)驗(yàn)一相同,但輸入信號(hào)的Vpp提高至1V。輸出C1的波形接近方波,峰值(Vpeak)為3.3V,理論值40Vpp(2Vpp x Gain20),由于供電為3.3V,所以正半周期被鉗位到3.3V,而負(fù)半周期被GND鉗位,符合設(shè)計(jì)預(yù)期。

  

QQ截圖20240717151810.png

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確顯示,在-1V的共模電壓下,CSA601Q電流檢測(cè)放大器能夠正常工作,其輸出未出現(xiàn)鉗位至供電電壓的現(xiàn)象。CSA601Q的寬共模電壓支持范圍(-6V至40V)證實(shí)了其能夠妥善處理絕大多數(shù)負(fù)共模電壓的應(yīng)用場(chǎng)景,為電磁閥的精準(zhǔn)控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

三、總結(jié)

類比半導(dǎo)體憑借其在模擬及數(shù)?;旌闲酒O(shè)計(jì)領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢(shì),為汽車電子行業(yè)帶來了創(chuàng)新的電流檢測(cè)解決方案。CSA601Q電流檢測(cè)放大器的推出,彰顯了類比在高精度、高穩(wěn)定性能方面的技術(shù)實(shí)力,以及對(duì)市場(chǎng)需求的敏銳洞察。

CSA601Q電流檢測(cè)放大器的寬共模電壓范圍(-6V至40V)、高CMRR(150dB典型值)、精準(zhǔn)的增益誤差(最大0.3%)和低靜態(tài)電流(1.4mA典型值)等特性,使其在汽車電子系統(tǒng)中電磁閥的電流檢測(cè)中表現(xiàn)出色。此外,CSA601Q提供的多種可供選擇的增益(20V/V、50V/V、100V/V),使其能夠靈活適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。這些特性,結(jié)合多樣化的增益選項(xiàng),確保了產(chǎn)品能夠滿足汽車電子應(yīng)用的嚴(yán)苛要求,提升系統(tǒng)性能和可靠性。同時(shí),該系列產(chǎn)品還包括CSA601Q、CSA245Q和CSA240Q等不同型號(hào),覆蓋了從單向電流檢測(cè)到雙向電流檢測(cè)的不同需求,共模電壓范圍從-6V擴(kuò)展至80V,為客戶提供了全面的技術(shù)選擇和解決方案。

在國家推動(dòng)自主可控芯片發(fā)展的大背景下,類比半導(dǎo)體專注于汽車智能驅(qū)動(dòng)、信號(hào)鏈、電源管理、MCU/DSP等領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì),致力于為客戶提供高品質(zhì)芯片,為世界科技化和智能化發(fā)展提供最底層的芯片支持。未來,類比半導(dǎo)體將持續(xù)引領(lǐng)汽車電子技術(shù)的創(chuàng)新浪潮,研發(fā)更為先進(jìn)的芯片解決方案,為構(gòu)建更安全、更高效的汽車系統(tǒng)貢獻(xiàn)力量。

關(guān)于類比半導(dǎo)體

類比半導(dǎo)體是一家模擬及數(shù)?;旌闲酒徒鉀Q方案供應(yīng)商,公司成立于2018年,由一批來自于國際頂尖半導(dǎo)體公司的本土工程師創(chuàng)建。公司總部位于上海,在蘇州、深圳、西安、北京分別設(shè)有研發(fā)和技術(shù)支持中心。公司專注于汽車智能驅(qū)動(dòng)、線性產(chǎn)品、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域的芯片設(shè)計(jì),產(chǎn)品主要面向工業(yè)和汽車等市場(chǎng)。類比致力于為客戶提供高品質(zhì)芯片,為世界科技化和智能化發(fā)展提供底層的芯片支持。

更多信息請(qǐng)搜索“類比半導(dǎo)體”微信公眾號(hào)關(guān)注我們。

審核編輯(
王靜
)
投訴建議

提交

查看更多評(píng)論
其他資訊

查看更多

【回顧】落幕不散場(chǎng),精彩不止步——?jiǎng)?chuàng)視自動(dòng)化燃爆機(jī)器視覺展

2024深圳國際移動(dòng)電子展火熱招展中, 一鍵開啟3C市場(chǎng)掘金之路

企業(yè)級(jí)云桌面新旗艦——銳捷三擎云辦公3.0全球首發(fā)

海灣發(fā)布多款新品 一站式整體解決方案鑄就消防安全防線

2024北京智能工廠展:光路科技工業(yè)自動(dòng)化交換機(jī)賦能智能制造