新型的预驱动器和MOSFET控制功率负载的解决方案

随着汽车电子设备的不断增多，如自动变速箱，电动后视镜折叠、中控自动门锁等高级功能的普及，我们电控模块的驱动方式也发生了改变，从传统的板内继电器的驱动方案到现在越来越多的半导体驱动芯片（预驱动器、MOSFET）的解决方案。 现在的主流应用是采用板内继电器来控制功率负载。虽然继电器的成本比较低，控制也相对简单，但是其大体积、短寿命和会产生噪声的缺点也非常明显，具体请参考表1。 1310YP1.jpg 表1 板内继电器驱动方案优缺点比较 随着技术的不断推进，板内继电器带来的问题迫切需要解决，负载的故障状态也需要诊断，因此新型的预驱动器和MOSFET控制功率负载的解决方案越来越多的得到关注，现如今安森美半导体MOSFET的Rds(on)可以做到几毫欧姆，这就意味着我们可以用MOSFET来驱动几十甚至上百安培的电流，其耐压也可以做到60-100伏特，可以满足我们汽车电子的要求，所以考虑用MOSFET取代继电器，而MOSFET自我保护功能较差，汽车电子应用中往往会存在一些过流，过压的恶劣工况会击穿和损坏MOSFET, 所以在应用的时候必须选用预驱动器来加以保护。首先我们来了解一下预驱动器的工作方式（见图1）。其采用MOSFET作为负载的开关，通过预驱动器的G管脚和D管脚实现对MOSFET的控制和负载故障信息的采集，并且通过SPI通信和FLTB管脚反馈到微控制器。通过这种解决方案我们可以既解决了继电器所无法实现的诊断功能，又有效的控制驱动电路模块占用PCB板的空间，寿命也有了很大的提升，同时也消除了由继电器带来的噪声。当然在应用的时候也需要有一些注意事项。 1）故障保护和诊断参数的配置 2）根据实际负载情况，选择合适的MOSFET 3）MOSFET散热的计算 1310Y1.jpg 图1 MOSFET预驱动器的典型应用 负载故障大致可以可分为过压、过热、开路、对地短路、负载短路等。其中，预驱动器可以对开路，对地短路，负载短路的故障进行保护和诊断，可以适用于不同种类的负载（感性负载、电阻类负载、电机负载等），并且以满足汽车电子环境测试的国家标准。