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学习了解一下BMS对板外供电用的电压跟踪型(voltage-tracking)LDO

8月前浏览213
这次学习了解一下一种适合于BMS板外传感器供电用的电压跟踪型(voltage-tracking)LDO,如下图中绿色方框中的TLE4251(来自于英飞凌官网)。

相信大家对LDO(Low dropout regulators)都比较熟悉了,它中文叫低压差线性稳压器,在BMS上面基本都会用到它作为供电电源;其典型的内部结构如下图所示,内部主要包括了四个部分:电压采样模块、基准源、误差放大模块、调整元件

LDO属于典型的负反馈控制系统,系统通过比较内部的基准源与外部输出电压之间的偏差,来控制调整元件的阻抗大小,以达到稳压的目的,所以调整元件相当于一个可变电阻。

典型的输出计算公式如下图:

接下来再看一下BMS主控板的一般电源架构,如下图所示,主电源芯片一般选择SBC,之前也写过SBC的文章(链接:浅析BMS上电源芯片SBC应用),它内部集成了很多路电源模块用来给板上的负载供电,例如MCU、CAN、基准源等。

上面是BMS的板上供电,除此之外,还可能存在一些板外的负载,同样也需要BMS主控板供电,最典型的板外负载就是继电器线圈了,例如下图中MOSEL 3控制板上面的继电器对外供电电路(①②③),虽然这个电源是来自于低压12V电池,板上未进行功率转换,但上面做了很多保护功能,例如防反、过流检测等。

除了继电器之外,板外还有一些传感器需要供电,例如霍尔电流传感器、压力传感器、NTC或者一些高压采样板,其供电可能需要更低的电压,例如5V\3.3V等,这种场景下,目前就有一种比较合适的方案推荐:即电压跟踪型(voltage-tracking)LDO,其一般应用的电路结构如下图所示。

拿具体TI的TPS7B4253举例,其内部功能框图如下所示:它与传统的LDO最大的不同点是其内部的参考电源输入端通过ADJ引脚连接到了芯片外部其内部没有参考源,再将反馈FB引脚与输出OUT引脚短接的话,此时输出电压就保持与ADJ处的电压一致;我们外部可以将ADJ接至任何想要的电平处或高精度的参考源处,而且TPS7B4253输出电压与ADJ处的电压偏差很小,只有±4mV,所以可以实现很高精度的电压输出,可以提高传感器模拟信号的采样精度。

同时,TPS7B4253内部还集成了很多保护电路,用来专门针对板外供电的场景,例如防反接(内部使用背靠背的PMOS实现)、短路过流保护、感性负载钳位等等,具体可以查看规格书。
对于板外负载来讲,其与板上负载最大的不同点是使用线束连接,线束就会存在一些失效模式,例如短路到地、短路到电池、短路到其他电位,开路等等,所以电压源一定要做相关的防护,否则可能会造成控制板的功能失效。

参考资料如下:

《AutomotiveOff-Board Sensor Power Considerations》---TI

《Fundamentalsof designing with LDOs in automotive battery direct connect applications》---TI

总结:
电压跟踪型LDO,总结起来有两大优点:一是输出电压可以跟随ADC的参考电压,实现高精度供电,并减小采样误差;二是内部集成各种保护电路,防止外部的故障而导致控制板功能异常;以上所有,仅供参考。
来源:新能源BMS
电源电路芯片控制
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首次发布时间:2023-08-26
最近编辑:8月前
胡摇扇
新能源BMS
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