功率MOSFET□□□□□□□□□□□□□控制車載照明系統(tǒng)要求高達 55A的峰值浪涌電流。在傳統(tǒng)方法中，使用繼電器和保險絲來開關(guān)和限制功率輸出電流是不可預(yù)知的，也是不可靠的。將一個高壓側(cè)前置 FET驅(qū)動器和功率 FET組合是一種控制車載照明的最理想的解決方案。一支白熾燈泡中鎢絲的電阻可隨著溫度的變化產(chǎn)生超過1:10比率的變化。為了防止元件過熱，以及長時間使用而造成的元件性能下降， 一款具有可編程短路和過電流調(diào)節(jié)的電子開關(guān)就顯得極為有用。 一旦檢測到有過電流情況發(fā)生， 標準及自恢復(fù)(re-settable)保險絲就會中斷負載電源，并且可能會用一個長短不定的時間來進行復(fù)位。 與此不同的是， 可以對一個電子開關(guān)進行編程來更具預(yù)見性地做出反應(yīng)?；诒ｋU絲的系統(tǒng)只能被設(shè)置到一個明確的復(fù)位值，并且無法像電子解決方案一樣能夠容納 10:1電流比率。可以對電子開關(guān)進行編程， 以在發(fā)生過電流情況的事件中進行周期性的自動重試，或者檢查故障是否已被排除。 同時，對故障的性質(zhì)進行監(jiān)控、檢測以及報告有助于輕松地弄清楚系統(tǒng)存在的問題。多通道前置FET驅(qū)動器和外部功率FET概念提供了系統(tǒng)靈活性，用于優(yōu)化負載控制功耗和成本。與一個全面集成的解決方案相比，獨立地選擇功耗和不同F(xiàn)ET電阻有助于防止由于單通道故障帶來的交互作用和系統(tǒng)故障。前置FET驅(qū)動器功率開關(guān)組合允許系統(tǒng)對FET開關(guān)特性進行控制，并且在柵極驅(qū)動輸出上使用外部RC組件時處理所有電磁干擾（EMI）問題。負載控制前置FET驅(qū)動器和N一通道功率FET組合一個前置FET驅(qū)動器（例如：TI推出的TPIC44H01）被用來控制系統(tǒng)中的四種不同負載。這種組合能夠通過溫度系數(shù)較好地控制阻性負載。通常，負載被連接在低壓側(cè)，而功率FET則在高壓側(cè)完成配置，以為負載供電。每一條通道都可以由一個來自微控制器的并行輸入信號或串行編程寄存器來控制。在一個并行結(jié)構(gòu)中，一個通用I/O或基于定時器的輸出被用來控制負載電流。柵極驅(qū)動輸出通常為一個恒定電流源，并且吸入輸出端來控制FET柵極電容充電和放電特性。與輸出串聯(lián)的一個外部電阻器限制了FET開關(guān)轉(zhuǎn)換的升降次數(shù)。這種效應(yīng)使轉(zhuǎn)換率得到了控制，同時還可有助于減少會增加電磁干擾（增加開關(guān)損耗和功耗）的開關(guān)極限期間出現(xiàn)的快速電流變化。這些輸出在內(nèi)部被控制在17V的最大輸出電壓以下，以保護外部FET柵極免于源擊穿損壞。與一款集成的解決方案相比較，可以對前置FET驅(qū)動器和功率FET的組合進行配置，以防止應(yīng)用中的動態(tài)和靜態(tài)故障。浪涌電流的動態(tài)故障閾值白熾燈的發(fā)光照明要求有一個動態(tài)故障閾值來對高浪涌電流進行補償，并防止在開啟之初錯誤地觸發(fā)過電流條件。一個帶有開關(guān)的RC網(wǎng)絡(luò)的使用可以設(shè)置該動態(tài)故障的閾值（參見圖1）。通過使用這種方法，可以針對不同的白熾燈泡對短路電流進行優(yōu)化。在最初的過電流閾值被設(shè)置時設(shè)置VPEAK電壓，然后當(dāng)在VCOMP終端上設(shè)置的電阻器分壓器值為恒定不變的RC時間常數(shù)時進行衰減。每當(dāng)柵極從“關(guān)閉”狀態(tài)轉(zhuǎn)到“開啟”狀態(tài)時，便通過一個適當(dāng)通道的并行或串行輸入比特產(chǎn)生這種可變過電流閾值的波形。幅tWmVM01E3*?匕改陽叫聞MM4W&聊班0dg4幅tWmVM01E3*?匕改陽叫聞MM4W&聊班0dg4如田/ &IMY?!>tm>2*自.Ryu■山erIw<t)man-c1*11—tribcM di%QOMP.“CWPhJN7內(nèi)_#7"')**|00*1冉*11H［戶"1葉"TiliutQiQliR?lht^liAfIWTtaWWHfifR14rindR5*4胃花注?p值5gW4B#<1hibcrnail丫則gO 丁MVgMgJR!Ei^1J.MWhh>3i^5K朝卯UhqvwwJ.tJkT3wJhMl4^w-ilchii-dftryStrlUlWhl? 用i就片F(xiàn)orAIktpui21他脾賽圖1當(dāng)該特定通道處于“關(guān)閉”狀態(tài)時，經(jīng)過編程的VPEAK(X)值被反映在VCOMP(X)上。如果一個特定通道被開啟，那么過電流檢測的參考電壓就為動態(tài)，并且用內(nèi)部VPEAK設(shè)置和VCOMP(X)終端外部組件值表示。根據(jù)時間的變化對一個以電壓形式表示的過流故障閾值進行調(diào)節(jié)，以對燈泡燈絲電阻的變化進行補償(如圖2所示)。叁叁a>交aUJOO>圖2故障檢測和保護在所有的系統(tǒng)中，對于負載保護而言，故障檢測都是至關(guān)重要的。能夠獨立地對“開啟”狀態(tài)下有短路負載和過電流現(xiàn)象以及“關(guān)閉”狀態(tài)下有開路負載的每一條通道進行故障檢測，將使系統(tǒng)能夠做出正確的反應(yīng)。這種檢測同時還可以將出現(xiàn)故障的通道隔離開，以避免影響其它正常通道，特別是在涉及熱相互作用問題的時候?！伴_啟”狀態(tài)故障為了檢測每一條通道的短路負載，監(jiān)控外部功率FET電源電壓可確保開關(guān)何時被完全“開啟”，以及何時將電壓設(shè)置為幾個正電壓(一般為5V)。如果該短路負載發(fā)生在開關(guān)轉(zhuǎn)換以后，那么在系統(tǒng)做出正確反應(yīng)(包括“關(guān)閉”FET以使其不超出安全工作區(qū)參數(shù))以前，故障的確定有效持續(xù)時間比故障掩模時間要長。為了防止出現(xiàn)開關(guān)轉(zhuǎn)換期間的錯誤故障報告，一種抗尖峰脈沖(de-glitch)濾波器在耗盡轉(zhuǎn)換時間時被激活，以屏蔽故障?？梢詫υ摽辜夥迕}沖屏蔽時間進行編程來對所有轉(zhuǎn)換率控制實施進行補償。當(dāng)一個外部引腳上的漏-源電壓超出一個編程電壓電平時，過電流故障監(jiān)控和報告就會被標記出來。這種方法要求FET電阻處在“開啟”狀態(tài)中，并且要求所有負載電流產(chǎn)生該漏-源電壓。在一個被稱為故障屏蔽定時器的編程期間，這種故障的檢測被屏蔽起來。如果在比屏蔽定時器更長的時間里，故障一直都存在，那么將報告過電流故障，并且采取正確的動作來“關(guān)閉”該FET。這種協(xié)議(arrangement)可防止FET超出器件的最高建議結(jié)溫。當(dāng)檢測到一個過電流狀態(tài)時，通過“關(guān)閉”器件或激活將以低占空比自動重試和“開啟”FET的選項設(shè)置，就可以對FET進行保護。這樣就允許系統(tǒng)不斷地檢查故障是否已經(jīng)被排除，并且不會破壞FET。圖3顯示了這種過電流檢測保護的原理圖。Hsnn*iload￡事Hsnn*iload￡事?《事機匚叫\(zhòng)_OBIEi圖3“關(guān)閉”狀態(tài)故障在“關(guān)閉”狀態(tài)下監(jiān)控開路負載故障為系統(tǒng)提供了負載完整性信息。當(dāng)開關(guān)完全處于“關(guān)閉”狀態(tài)下時，通過監(jiān)控外部功率FET的電源電壓，就可以實現(xiàn)對每一條通道開路負載故障的檢測。一個內(nèi)部電源激活一個流經(jīng)負載到接地的小恒定電流，并且使開路負載檢測閾值以下的SRCx節(jié)點發(fā)生偏置。如果檢測到一個開路負載或高阻抗，那么小恒定電流將使開路負載檢測閾值以上的SRCx節(jié)點發(fā)生偏置，進而檢測到故障（見圖4）。RfWR!卜圖4同樣地，為了防止開關(guān)轉(zhuǎn)換期間出現(xiàn)錯誤的故障報告，一種抗尖峰脈沖濾波器在電源轉(zhuǎn)換期間被激活，以屏蔽故障。可以對該抗尖峰脈沖屏蔽時間進行編程來對所有轉(zhuǎn)換率控制實施進行補償。如果該開路負載發(fā)生在開關(guān)轉(zhuǎn)換以后，那么在系統(tǒng)做出正確的動作以前故障的確定有效時間比故障掩模時間要長。正確的動作就是使該場效應(yīng)晶體管保持在“關(guān)閉”狀態(tài)下。在所有系統(tǒng)中，監(jiān)控電源線的過壓狀態(tài)以及“關(guān)閉”場效應(yīng)晶體管來防止對負載和FET可能造成的破壞是很重要的（見圖5）。圖5前置FET驅(qū)動器和功率FET的組合可用來驅(qū)動螺線管負載。如果在柵極被“關(guān)閉”的情況下沒有實施外部保護，就可能會出現(xiàn)對功率FET的損壞。通過再循環(huán)螺線管能量以及在負載中安裝整流器，可以對FET實施保護。但是，這樣做可能會占用一些時間衰減負載能量，因此在快速脈寬調(diào)制(PWM)操作中不建議采用這種方法。對于快速“關(guān)閉”而言，“主動”地“開啟”功率FET要求實施一個有源鉗位。這樣就可以消耗掉存儲的能量，并且在不到一毫秒的時間內(nèi)迅速地將數(shù)瓦特的功率添加到該尸￡「另外一種方法是，可以將外部功率FET的雪崩擊穿用于在“關(guān)閉”以后慢慢消耗能量，但是對于高頻率脈寬調(diào)制(PWM)操作而言，不建議采用這種方法。結(jié)論高