首先什么是高低边开关?
关于高低边开关在汽车中应用非常广泛,例如车灯控制、气囊驱动、继电器控制等,代表性的厂家有ST、英飞凌等,高低边开关即高低边驱动,其中高边或者低边均相对于负载来说,如图1负载在地侧,开关在电源侧称为高边驱动;如图2所示负载在电源侧,开关在地侧称为低边驱动。
![b7add28935f2a5f79dd2fbb7c63de1c6.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzcmAKIl6AAAsYSTbBQA171.png)
![c338044e91689cd39b0a61e6f197d999.png](//file.elecfans.com/web2/M00/82/38/pYYBAGOSze6AGzeSAAAxBe-ito4050.png)
高低边开关设计注意事项:
![image.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzieAP7vIAABzVjMLZDc810.png)
高低边驱动对比
![eb1be86548dcdcf6b294369aba4e73e7.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzkWAIIrnAADRAI7748M075.png)
总之对于高边或低边开关各有优缺点,通常在继电器驱动时考虑到安全性,我们会采用高低边共用的方式。
应用实例:以感性负载为例
感性负载在开关关断时,产生反向电动势,如果处理不当,会对电路造成毁灭性的破坏。
1、背景
驱动12V继电器,线圈电感L为1000mH,典型阻值为RL为25欧姆,通过7637测试中主要波形,本实例中主要分析继电器断开后高边开关吸收的能量,以VNQ7050为例:
![10c047b644b5d851c0e00ca9a2867131.png](//file.elecfans.com/web2/M00/82/38/pYYBAGOSznWAJmjwAAAzI8887Ig124.png)
第一步:开关导通过程中存储的能量,此时电感电压上正下负:
![1d378361e024f5a28ce5253d15ac96df.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzpeAP7kfAAAozj6HyTU988.png)
负载电流:
![c155040a53c709597aa3419929fac57a.png](//file.elecfans.com/web2/M00/82/38/pYYBAGOSzrKAURM3AAAEm-nTIOE374.png)
存储能量:
![968cfb60ab336af0141c2c92ca3f0782.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSztCAbXBkAAAG8hIujGk444.png)
时间常数:
![765fa16885cb3f171ccdecc2bb5b2526.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzuaAcPF7AAACeWABLfY051.png)
第二步:开关断开时,继电器线圈中的电感会维持原有的电流方向,此时电感上电压极性反转,变成上负下正,且电流从I0逐步减小到0,假设整个放电时间为i(t),芯片内部钳位电压为VCLAMP,放电时间为T
![1983dd494ac337ff0d81bd489a9b5d8d.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzvmAaz9mAAAmesTZ0Oo715.png)
当i(t)=0时,求得放电时间T:
![d9007c71c810f2acda060efb21a88c4a.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzxmAKQPjAAALr8KebLM510.png)
整个过程吸收能量为:
![396f584f2d14aee49a1e983e6b9675a0.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSzzGAX5FrAAAJKsPNdEs231.png)
![bd5470d0e6ddf3d50d4972c0ec98ca51.png](//file.elecfans.com/web2/M00/82/39/pYYBAGOSzz2AY534AAAMJcHkV8w882.png)
对背景中的继电器参数进行理论计算其中VCLAMP=40V,VBAT=13.5V,I0=540mA:
关断时间:
![2ee33501507a9922d2e16d9ff21408a1.png](//file.elecfans.com/web2/M00/81/AF/poYBAGOSz1yAXs_mAAANQFkJFdc582.png)
![43aeeeddfb44bb553f6be5f31f64899f.png](//file.elecfans.com/web2/M00/82/39/pYYBAGOSz2WAVVnjAAAON1evM0Y400.png)
继电器线圈释放能量:
对于VNQ7050芯片来说手册中最大的吸收能量为30mJ,所以在上述继电器应用中必须外加TVS钳位吸收以保护驱动芯片。
|