لتطبيقات الطاقة العالية، مثل يبدأ المحرك بالعمل تصل إلى 12 مراحل في موازاة ذلك، LTC3871 يسمح للسلطة اثنين من البطارية في الوقت الذي توفر نفس الحمولة.

مع التقدم في تكنولوجيا مستقلة مركبة القيادة والموصلات والسيارات، فضلا عن زيادة تشديد اللوائح الاقتصاد في استهلاك الوقود، وصلت الى 12 فولت سيارة النظام الكهربائي التقليدي حدوده. وبالإضافة إلى ذلك، يتم توصيل الطلب الى النظام الكهربائي للسيارة قد استمرت في الزيادة، مما أدى إلى ارتفاع الطلب على الكهرباء، التي جلبت أيضا تحديات جديدة. لذلك، لا بد من تجديد موارد 3KW، 12V سيارة نظام السلطة التقليدية.

في LV148 السيارات المعيار المقترح مؤخرا، واثنين من الناس سوف 48V 12V حافلة في تركيبة مع النظم القائمة. ويضم 48V السكك الحديدية السلطة بعض المكونات هي:

مولد حزام بداية أو المولد بداية المتكاملة (ISG)

48V بطارية ليثيوم أيون

ثنائي الاتجاه تحويل DC / DC يمكن أن توفر ما يصل إلى السلطة 10KW من خلال خلية 48V 12V وجنبا إلى جنب

كما تسعى شركات صناعة السيارات لتلبية أهداف صارمة على نحو متزايد انبعاثات CO2، وهذه التكنولوجيا ويستهدف على وجه التحديد في السيارات الكهربائية الهجينة والسيارات الاحتراق الداخلي التقليدية.

148V / 12V نظام مزدوج

مزايا وتحديات التصميم

بشكل عام، ودور حافلة 12V لا يزال الإضاءة بالطاقة، والإعلام، والصوت واشتعال النظم. 48V حافلة نظام تعليق قابل للتعديل للأنظمة الأخرى التي تعمل بالطاقة الكهربائية توربو / شحان، ضاغط تكييف الهواء، هيكل النشط، التجدد الكبح. سوف 48V حافلة تكون ايضا قادرة على محرك الدعم ابتداء، مما يجعل من تشغيل وإيقاف تشغيل أكثر استقرارا، ومن المتوقع أن يتم قريبا وضع حيز الاستخدام في إنتاج نموذج.

باستخدام أعلى الجهد حافلة أخرى يتألف ميزة أخرى، وهي للحد من كابل منطقة مستعرضة، مما يقلل من حجم ووزن كابل. هذه الميزة هي في غاية الأهمية، لأنه في نهاية عالية السيارات الأسلاك طول القوة اليوم أكثر من 4 كم.

تصبح السيارة أكثر وأكثر مثل جهاز كمبيوتر على عجلات. وهذا يخلق الكثير من الامكانيات لتوصيل التوصيل والتشغيل الجهاز. ركاب متوسط يوميا من 9 من الوقت الذي يقضيه في السيارة، وبالتالي فإن إدخال الوسائط المتعددة وتقنيات المعلومات سيارة، ويمكن تحسين الكفاءة وتحقيق المزيد من الترفيه.

كما ذكرت من قبل، المركبات التي يقودها مستقل هي واحدة من القوى الدافعة الرئيسية للنمو في الطلب على الكهرباء، لأن هناك حاجة الرادار، تحديد المدى، وأجهزة الاستشعار والكاميرات وغيرها من مكونات الكمبيوتر وامدادات الطاقة. وعلاوة على ذلك، وتكنولوجيات الاتصال تحسين مركبة تتطلب المزيد من السلطة. هم ليس فقط يجب أن تكون قادرة على الاتصال بالإنترنت، ولكن أيضا متصلا إشارات المرور، وغيرها من المركبات والمباني والمنشآت الأخرى. في المضخات بالإضافة إلى ذلك، النفط والمياه، وأنظمة توجيه السلطة، وسوف مكونات مجموعة الحركة تحويل تدريجيا حملة الميكانيكية من محرك كهربائي.

وتوقع العديد من الموردين السيارات التي ستكون هناك حاجة الطلب على سوق مكونات التكنولوجيا في السنوات القليلة القادمة للمركبة القيادة مستقلة قوية جدا. ومع ذلك، فإن الفوائد المترتبة على نظام بطارية 48V يمكن أن تنعكس في التيار. على سبيل المثال، تزعم بعض شركات صناعة السيارات أن استخدام النظام الكهربائي 48V من محرك الاحتراق الداخلي يمكن تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود بنسبة 10-15. وهذا يمكن أيضا أن يكون انخفاض مماثل في انبعاثات CO2.

وعلاوة على ذلك، في المستقبل باستخدام 48V / 12V نظام مزدوج للسيارة، والمهندس تكون قادرة على دمج التكنولوجيا ضغط السلطة. هذه التقنية يمكن أن تعمل بشكل مستقل عن حمولة المحرك، مما يساعد على تحسين سرعة الاداء. على سبيل المثال، وبالفعل في بين المبرد ونظام المدخول تطوير متقدمة المرحلة ضاغط سيتم وضعها. سوف الضاغط استخدام إمدادات 48V السلطة للبدء في التوربينات.

ومع ذلك، للبائعين في هذا المجال، حيث أن سيارة يضيف إضافية 48V شبكة إمدادات الطاقة، وسوف تواجه عددا من التحديات تصميم كبيرة. وكمثال محددة، وأشباه الموصلات ووحدة التحكم الإلكترونية (ECU) موردون منتجاتها يجب أن يعاد تصميمها بحيث يمكن أن تعمل في ارتفاع امدادات التيار الكهربائي 48V الحافلة. وعلاوة على ذلك، يجب DC / DC تحويل تطوير ببائعي IC، لمعالجة ونقل الطاقة أعلى من السلطة. ولتلبية هذا الطلب، وضعت الخطي تقنية سلسلة تحويل DC / DC يمكن التعامل مع ارتفاع كفاءة نقل السلطة، فإنها لا يمكن فقط حفظ الطاقة، والتصميم الحراري يمكن أن تقلل المطلوبة.

مع سيتم وضع نظام بطارية مزدوج 12V / 48V سيارة في الاستخدام، والطلب في السوق لباك ثنائية الاتجاه ودفعة تحويل DC / DC واضح جدا. مع هذا محول DC / DC، فإننا يمكن أن يكون أي شحن البطارية، وتوريد الحالي إلى تحميل نفسه عند الحاجة. تم تصميم العديد من أوائل 48V / 12V المزدوجة البطارية DC / DC محول لاستخدام مكونات منفصلة لتحقيق دفعة السلطة والمسؤولية. ولكن صدر حديثا فواصل تحكم الخطي تقنية LTC3871 ثنائية الاتجاه DC / DC الروتين. يستخدم وحدة تحكم نفس العنصر الطاقة الخارجية وباك دفعة تحويل.

1 اتجاهين تكامل حلول IC

LTC3871 هو ثنائي الاتجاه 100V / 30V مرحلتين متزامن باك أو دفعة وحدة تحكم. فمن الممكن لتوفير DC ثنائية الاتجاه بين 12V و 48V شبكة نظام / تحكم DC وشحن البطارية. ويمكن أن تعمل في وضع دفعة (حافلة من 12V إلى 48V حافلة) ووضع باك (حافلة من 48V إلى 12V الحافلة). تطبيق إشارة التحكم يمكن ترتيب الوضع إما بناء على الطلب. للتطبيقات عالية الحالية (ما يصل الى 250 ألف)، منذ مرحلة يمكن أن يصل إلى 12 مواز والخروج من المرحلة توقيت فمن الممكن للحد من المدخلات والمخرجات تصفية المتطلبات. ارتفاع العمارة الوضع الحالي للجهاز يوفر مطابقة الحالي الممتاز بين مرحلة موازية. 12 تم تصميمها لتوفير ما يصل إلى 5KW السلطة في وضع باك أو وضع دفعة.

عندما مزيد من السلطة، على سبيل المثال، لبدء تشغيل المحرك، LTC3871 سمحت لاثنين من بطاريات توفير الطاقة في نفس الوقت. يمكن استخدام جهاز أعلى كفاءة 97. على رقاقة الدائرة البرمجة الحالي الحد الأقصى الحالي قابل للتعديل تسليمها إلى الحمل. الجهاز لديه أربع حلقات السيطرة، حيث الجهد ل2، 2 لالحالي، والجهد والرقابة الحالية يمكن تنفيذها على حافلة 12V أو 48V.

LTC3871 المستخدم بين 60KHZ والعمل الخيار 475kHz على تردد ثابت، ويمكن أن تكون متزامنة إلى تردد على مدار الساعة خارجي ضمن نفس النطاق. وعلاوة على ذلك، يمكن للمستخدم أيضا تحديد عمل حمولة خفيفة باستخدام وضع التنقل نابض أو المستمر. الخصائص الأخرى لليتألف الجهاز: الجهد الزائد وتأمين انخفاض الجهد، والتعويض حلقة لوسائط باك ودفعة مستقلة، والزائد وماس كهربائى الحماية، حول نطاق درجات الحرارة كامل 1 دقة تنظيم انتاج التيار الكهربائي، فضلا عن تحسين كفاءة EXTVcc. LTC3871 خصيصا لنظام التغطية ISO26262 التشخيص تصميم، الحاصلة على شهادة الامتثال AEC-Q100 مواصفات السيارات.

LTC3871 تعزيز حراريا حزمة LQFP 48 دبوس، الإصدار ثلاث مراحل درجة الحرارة. وتشمل هذه تعمل مستوى درجة الحرارة في -40 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية لدرجات الحرارة سلسلة سيارة، وعمل توسعة سلسلة والمستوى الصناعي في -40 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية نطاق. ويوضح الشكل 1 تطبيق نموذجي للجهاز. الجزء العلوي من P-قناة MOSFET والرسم التخطيطي لتوفير دائرة قصر حماية من التيار الزائد.

الشكل 1: رسم تخطيطي نموذجي تظهر التطبيقات ثنائية الاتجاه LTC387112V 26V لإدخال 58V من إخراج ولدت، لتوفير 30A الحالية. (المصدر: خطي التكنولوجيا)

مولد بداية المتكاملة (ISG)

يمكن استبدال مبتدئين السيارات والمولدات من قبل ISG التي تسيطر عليها الكترونيا. وسيؤدي هذا إلى الفوائد التالية:

لا بداية - المحركات التقليدية أثناء العملية فقط العناصر السلبية

لا الأحزمة واقتران بين بكرة العمود المرفقي والمولد

عملية تفريغ الحمولة، مما يتيح السيطرة السريعة للمولد الكهربائي

لا فرش الجرح مولدات الدوار في بعض المستخدمة حاليا وحلقة الانزلاق

ISG له ثلاث وظائف مهمة، وهي، بمساعدة السلطة، وتوليد الطاقة، وظيفة بدء وقف. ISG يمكن أن تولد الطاقة الكهربائية من خلال التجدد الكبح، مما يساعد تباطؤ السيارة. البطارية مشحونة 48V التي كتبها توليد الطاقة الكبح، وبالتالي الحد من استهلاك الوقود، وبالتالي الحد من انبعاثات CO2. وعلاوة على ذلك، عندما يكون المحرك قيد التشغيل، ISG يمكن أن تولد طاقة كهربائية، الذي يشبه إلى المولد التقليدي. وأخيرا، ISG يسمح المحرك قبالة لتوفير الوقود عند وقوف السيارات، وعندما يكون الاكتئاب من دواسة يمكن أن يكون لحظية إعادة بدء المحرك. وهذا هو المعروف باسم عملية المشاركة في "نظام بدء وقف". في هذا النظام، ISG يساعد على تحقيق الانتقال أكثر سلاسة عند بدء تشغيل المحرك.

ويبين الشكل 2 المخطط الصندوقي هو مبين في LTC3871، ISG 12V و 48V البطاريات وكيفية الاندماج في محرك سيارة نموذجية.

الشكل 2: LTC3871 كتلة تخطيطي لتطبيقات السيارات التقليدية. (المصدر: خطي التكنولوجيا)

A باك مراقبة الوضع وزيادة

إشارة تحكم بسيطة يمكن أن يكون ديناميكيا وبسهولة يتم فيها تشغيل LTC3871 وضع التنحي عن وضع خطوة متابعة، والعكس بالعكس. مكبر للصوت الخطأ عن طريق منفصلين (واحد لضبط VHIGH، VLOW البعض لتعديل)، والتكيف غرامة لا يمكن أن يؤديها بشكل مستقل من المسؤولية والتعويض دفعة وضع حلقة لتحسين استجابة عابرة. عندما وضع باك، مكبر للصوت الخطأ الموافق ITHLOW تمكين، لأنها تسيطر على قمة مغو الحالية. على العكس من ذلك، عندما وضع دفعة، ITHHIGH تمكين، يتم تعطيل ITHLOW. لباك أو دفعة من وضع دفعة لعملية تحويل باك، الداخلي لينة بداية هو إعادة تعيين، يتم تعيين المستوى الحالي دبوس ITH إلى الصفر، لضمان الانتقال السلس إلى الوضع الجديد.

امدادات الطاقة 1 متعدد المراحل

LTC3871 قد تكون الحالة التي يكون فيها عدد وافر من ديزي بالسلاسل، وتنفيذ من مرحلة حتى لا تزيد من المدخلات والمخرجات الجهد تموج، لتوفير قدر أكبر من الانتاج الحالي. توصيل دبوس LTC3871 SYNC من دبوس LTC3871 CLKOUT إلى أخرى، مما يتيح للجهاز الثاني إلى الجهاز المزامنة الأولى. توصيل إشارة CLKOUT إلى المرحلة التالية من LTC3871 SYNC دبوس والتردد والمرحلة سوف تكون متسقة في جميع أنحاء النظام. ما يصل الى 12 يمكن أن يتحقق المرحلة ديزي تسلسل، في حين من مرحلة مع بعضها البعض.

قد يتم تكوين مجلس LTC3871 DC2348A التجريبي باعتباره مرحلتين أو أربع مراحل، واحد أو اثنين LTC3871. ويبين الشكل 3 نسخة أربع مراحل. عندما تعمل في وضع باك، على حلبة مظاهرة وجود نطاق الإدخال الجهد 30V إلى 75V، يتم إنشاء 12V الانتاج، وتوفير تيار يصل إلى 60A. عندما يتم تشغيل الدائرة مظاهرة في وضع دفعة، ومدى مساهمة الجهد من 10V إلى 13V، يتم إنشاء 48V الانتاج، وتوفير تيار يصل إلى 10A.

FIG 3: LTC3871 أربع مراحل مظاهرة متنها. (المصدر: خطي التكنولوجيا)

الرقم 4 هو منحنى الكفاءة نموذجية من الأجهزة مجلس LTC3871 عرض اثنين من أربعة مراحل. يظهر منحنى وضع باك وحة عرض أسفل من 48V (60A الحد الأقصى الحالي) إلى كفاءة 12V، يعرض منحنى عزز مجلس تجريبي تعزيز كفاءة من 48V إلى 12V (10A الحد الأقصى الحالي) هي. يمكننا أن نلاحظ أن المنحنيين هي الذروة كفاءة 97.

FIG 4: LTC3871 باك وزيادة منحنى الكفاءة (أربع مراحل التصميم) (المصدر: خطي التكنولوجيا)

1 حماية من التيار الزائد

عندما وضع باك، LTC3871 توفر foldback الحالي، في حالة التيار الزائد أو الأرض عندما VLOW، وظائف قد يحد من تبديد الطاقة. تم تمكين حماية foldback الحالية تلقائيا أثناء الظروف لينة بداية. إذا خفضت VLOW إلى 85 أقل من مستوى الانتاج الاسمي، والحد الأقصى الكشف عن الجهد يتناقص تدريجيا من قيمة الحد الأقصى إلى ثلث المجموعة الأصلية. في حالة وجود باختصار، فإن LTC3871 تكون دورة العمل منخفضة جدا التقديم يبدأ من دورة، وذلك للحد من الدوائر الحالية قصيرة.

في وحدة تحكم دفعة نموذجية، فإن تزامن الصمام الثنائي MOSFET متزامن أو الصمام الثنائي الجسم يكون إجراء التيار من محطة الإدخال إلى محطة الانتاج. وهكذا، إذا لم يكن هناك الصمام الثنائي حجب أو MOSFET تستخدم لمنع التيار، والإخراج (VHIGH) المنسدلة المدخلات ماس كهربائى (VLOW). عندما قلل إلى VHIGH الأرض، LTC3871 باستخدام MOSFET أدنى RDS (ON) P-قناة الخارجي لتوفير مدخلات حماية ماس كهربائى. قناة P MOSFET دائما الحفاظ على سير العمل العادي، والجهد بوابة المصدر الذي فرضت لمدة أقصاها 15V. عندما يتم تقليل UVHIGH دبوس الجهد 1.2V دون عتبة، وانخفاض FAULT دبوس بعد 125s. عندما يحدث هذا، يغلق PGATE دبوس الخارجي MOSFET قناة P.

1

ملخص

بواسطة LTC3871، يمكن أن نطبق نفس المكونات قوة خارجية على حد سواء دفعة واستخدام باك، وذلك لتعزيز 48V / 12V بطارية مزدوج أنظمة السيارة DC / DC إلى مستوى جديد من الأداء، والسيطرة المثلى لتحقيق التبسيط. الجهاز تلقائيا في وضع باك (خفض من 48V إلى 12V) أو التبديل بين وضع دفعة (رفعت من 12V إلى 48V). لتطبيقات الطاقة العالية، مثل يبدأ المحرك بالعمل تصل إلى 12 مراحل في موازاة ذلك، LTC3871 يسمح للسلطة اثنين من البطارية في الوقت الذي توفر نفس الحمولة. جزء من إمدادات الطاقة الكهربائية للنظام الجديد بطارية السيارة 48V، وبالتالي زيادة الطاقة المتاحة، وخفض الوزن وتقليل فقدان الطاقة من تسخير الأسلاك. هذه إضافية للطاقة الكهربائية يمكن أن يكون النامية في التكنولوجيا الجديدة، وسوف تساعد على تعزيز سلامة وكفاءة السيارات والحد من انبعاثات CO2.

مثل المادة ديجي مفتاح ل؟ ديجي مفتاح على الفور إلى الموقع الرسمي، أو اتباع ديجي الرئيسية الصغرى الرسمية يعتقد ذلك!

www.digikey.cn