汽車發動機關閉後

，電池一般仍然需要為多個係統的運轉供電。為了降低這種情況下的功耗，電源管理模塊引入了幾個省電模式：關斷微處理器時鍾
、通過使能輸入關斷轉換器電路
，這是兩個最常見的例子。然而，有些器件和功能—例如：遙控門禁係統(PKE)和安全係統—應當始終保持工作狀態，無論電源來自發電機還是電池，圖1所示為典型的氣囊電源模塊。

 

本文介紹的參考設計利用MAX15006/MAX15007線性穩壓器降低汽車氣囊的靜態電流。除了超低靜態電流，這些器件還能夠承受高達45V的拋負載，非常適合惡劣的汽車工作環境。另外，它們還具有低壓差

、寬輸入電壓範圍
、熱保護和短路保護、使能輸入等功能，是汽車氣囊供電模塊的理想選擇。

 

圖1. 典型的汽車氣囊電源模塊

 

 

氣囊係統或輔助約束係統(SRS)結合座椅安全帶，能夠為前排乘客提供額外的保護，作為電子控製的機械運轉係統，SRS工作原理如下：chufeifashengyiwaishigu，fouzedehua，xitongyinggaichuyuchengkedeshixianyiwai，anzhuangzaiqicheshangdepengzhuangheanquanjiancechuanganqiyongyupanduanyiwaishigudefasheng。dangzhuangjideliliangzugoudashi
，zhexiechuanganqikaojintamendechudian
，qidongxiangyingdedianlubingduiqinangchongqi。meiyoujihuogaixitongshi

，qinangzhenduanjiankongqiduixitongjinxingjiance，anzhuangzaiyibiaopanshangdezhishidengtishixitongjiuxu。

 

由(you)於(yu)診(zhen)斷(duan)監(jian)控(kong)器(qi)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，供(gong)電(dian)器(qi)件(jian)必(bi)須(xu)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)低(di)的(de)靜(jing)態(tai)電(dian)流(liu)。另(ling)外(wai)，發(fa)生(sheng)碰(peng)撞(zhuang)時(shi)
，交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)端(duan)子(zi)可(ke)能(neng)脫(tuo)離(li)與(yu)電(dian)池(chi)端(duan)的(de)連(lian)接(jie)
，發(fa)生(sheng)拋(pao)負(fu)載(zai)。汽(qi)車(che)環(huan)境(jing)下(xia)，即(ji)使(shi)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)下(xia)也(ye)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)現(xian)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)範(fan)圍(wei)。

 

MAX15006/MAX15007具有多項優勢—例如：超低靜態電流、寬輸入電壓範圍、高達45V的拋負載保護—非常適合汽車氣囊的電源模塊。能夠支持最大電流為50mA的絕大多數應用
，無需任何外部器件。而有些情況下，氣囊監測係統需要的總電流超過100mA；檢查氣囊開啟裝置的就緒狀態時，所需電流不超過200mA。基於這一考慮，我們需要提高MAX15006/MAX15007的輸出電流，利用一個外部調整管實現。

 

 

氣囊開啟電路工作時的最小電流為1.2A.。氣囊啟動電路由開關調節器(降壓或升壓轉換器)和線性穩壓器供電。而監控係統(傳感器、ADC、啟動裝置就緒檢測等)需要的電源電流大約為150mA，超出了線性穩壓器(MAX15006/MAX15007)的供電能力範圍。

 

利用外部調整管能夠擴充線性穩壓器的電流驅動能力。為了提高線性穩壓器的輸出電流，按照下圖(圖2)所示將調整管連接到輸入和輸出之間¹
，該電路將輸出電流提高到150mA。

 

圖2. 該電路在MAX15007的外部增加了一個調整管
，為氣囊監測係統提供足夠的輸出電流。

 

R1選擇1Ω、R3選擇2.2Ω電阻，以保證功耗最小。另外，R1取值小於1Ω時可能增大PNP晶體管的熱耗。開始工作時，沒有電流輸出
，外部調整管也不通過任何電流。隨著工作電流的逐漸增加
，它將通過二極管產生大約0.6V的壓降
，使二極管開始導通。二極管的導通電壓為基極-發射極之間提供足夠的壓差，使PNP晶體管也進入導通狀態，由此提供負載所需額外電流。R2的作用是補償小電流設置下二極管較高的動態電阻。當負載電流小於25mA時
，外部調整管斷開。改變電阻值可以提高對該電路的供電電流。

 

 

由於該電路連接了外部晶體管

，使用數據資料中規定的2.2µF輸出電容時輸出電壓會不穩定，因為晶體管增大了穩壓器的gM，這將導致單位增益帶寬的提升，產生提升的原因是：

 

單位增益帶寬 ∝ gM

 

為了保持與穩定狀況相同的單位增益帶寬

，輸出電容需要根據gM的增加量相應增大。gM的增加量可通過測量附加電路的電流增益獲得。

 

外部電路的電流增益可用小信號近似電路(圖3)進行計算。

 

圖3. 必須通過計算外部電路的電流增益決定輸出電容的大小

 

假定ΔI是沒有外部調整管時穩壓器負載電流的變化量。連接外部調整管後，流過PNP調整管的電流變化量為K ΔI。因此，由於外部調整管的存在，負載電流總的變化量為ΔI + K ΔI，即：(1 + K) ΔI。所以
，gM增加了(1 + K)倍，那麼，為了保證相同的單位增益帶寬，輸出電容也應該增加(1 + K)倍。

 

在我們的電路中


，K值可通過下式計算：

 

   公式1

 

考慮到寄生效應的影響，所要求的電容值是數據資料規定的最小值的5.45倍。據此，在輸出端連接了一個12.2µF的電容，確保係統在增添外部晶體管後保持穩定。

 

圖4和圖5分別給出了通過外部調整管為負載提供的150mA固定電流和150mA瞬變電流的情況
，通道1表示輸出電壓

，通道4表示外部調整管提供的電流，通道2表示1Ω負載串聯電阻的電壓，也體現了總負載電流的大小。所以
，總的負載電流為150mA，109mA由外部調整管提供

，其餘41mA由穩壓器IC提供。

 

圖4. 圖3電路的工作性能，輸出固定的150mA負載電流

 

通道1：輸出電壓

 

通道2：負載電流正比於1Ω負載串聯電阻的電壓

 

通道4：通過外部調整管提供的電流

 

圖5. 圖3電路的工作性能，負載瞬變電流為150mA 

 

通道1：輸出電壓

 

通道2：負載電流正比於1Ω負載串聯電阻的電壓

 

通道4：通過外部調整管提供的電流

 

 

通過將汽車應用的多種需求集成到單片IC，MAX15006/MAX15007可直接用於目前的汽車設計，使汽車電子工程師的工作變得輕鬆。本文提供的參考設計隻需極少的外部電路，所使用的IC可以滿足更高的負載電流需求，從而拓寬了它們的應用領域。

 

本文來源於Maxim。