用于汽车气囊的超低静态电流线性稳压器
本文提供的参考设计能够提高线性稳压器max15006/max15007的输出电流，满足汽车气囊的供电要求。
随着汽车不断增加的电子设备，电子控制模块设计人员面临的一个重大挑战是：如何在有限的功率预算前提下提高产品性能。现如今的汽车包括众多的电子系统，例如：立体声和信息娱乐系统、雨刷控制、车灯驱动系统以及气囊等安全设施。这些系统需求都依赖于汽车电池供电，设计人员必须尽可能降低每个电子系统的功耗，特别是在汽车熄火以及汽车停放在停车场之后。
汽车发动机关闭后，电池一般仍然需要为多个系统的运转供电。为了降低这种情况下的功耗，电源管理模块引入了几个省电模式：关断微处理器时钟、通过使能输入关断转换器电路，这是两个最常见的例子。然而，有些器件和功能—例如：遥控门禁系统(pke)和安全系统—应当始终保持工作状态，无论电源来自发电机还是电池，图1所示为典型的气囊电源模块。
本文介绍的参考设计利用max15006/max15007线性稳压器降低汽车气囊的静态电流。除了超低静态电流，这些器件还能够承受高达45v的抛负载，非常适合恶劣的汽车工作环境。另外，它们还具有低压差、宽输入电压范围、热保护和短路保护、使能输入等功能，是汽车气囊供电模块的理想选择。
图1. 典型的汽车气囊电源模块
辅助约束系统(srs)的操作气囊系统或辅助约束系统(srs)结合座椅安全带，能够为前排乘客提供额外的保护，作为电子控制的机械运转系统，srs工作原理如下：除非发生意外事故，否则的话，系统应该处于乘客的视线以外，安装在汽车上的碰撞和安全监测传感器用于判断意外事故的发生。当撞击的力量足够大时，这些传感器靠近它们的触点，启动相应的电路并对气囊充气。没有激活该系统时，气囊诊断监控器对系统进行监测，安装在仪表盘上的指示灯提示系统就绪。
由于诊断监控器始终保持工作状态，供电器件必须具有非常低的静态电流。另外，发生碰撞时，交流电机端子可能脱离与电池端的连接，发生抛负载。汽车环境下，即使在正常工作状态下也有可能出现较大的电池电压变化范围。
max15006/max15007具有多项优势—例如：超低静态电流、宽输入电压范围、高达45v的抛负载保护—非常适合汽车气囊的电源模块。能够支持最大电流为50ma的绝大多数应用，无需任何外部器件。而有些情况下，气囊监测系统需要的总电流超过100ma；检查气囊开启装置的就绪状态时，所需电流不超过200ma。基于这一考虑，我们需要提高max15006/max15007的输出电流，利用一个外部调整管实现。
提高稳压器的输出电流气囊开启电路工作时的最小电流为1.2a.。气囊启动电路由开关调节器(降压或升压转换器)和线性稳压器供电。而监控系统(传感器、adc、启动装置就绪检测等)需要的电源电流大约为150ma，超出了线性稳压器(max15006/max15007)的供电能力范围。
利用外部调整管能够扩充线性稳压器的电流驱动能力。为了提高线性稳压器的输出电流，按照下图(图2)所示将调整管连接到输入和输出之间¹，该电路将输出电流提高到150ma。
图2. 该电路在max15007的外部增加了一个调整管，为气囊监测系统提供足够的输出电流。
r1选择1ω、r3选择2.2ω电阻，以保证功耗最小。另外，r1取值小于1ω时可能增大pnp晶体管的热耗。开始工作时，没有电流输出，外部调整管也不通过任何电流。随着工作电流的逐渐增加，它将通过二极管产生大约0.6v的压降，使二极管开始导通。二极管的导通电压为基极-发射极之间提供足够的压差，使pnp晶体管也进入导通状态，由此提供负载所需额外电流。r2的作用是补偿小电流设置下二极管较高的动态电阻。当负载电流小于25ma时，外部调整管断开。改变电阻值可以提高对该电路的供电电流。
合理选择输出电容保证系统稳定由于该电路连接了外部晶体管，使用数据资料中规定的2.2µf输出电容时输出电压会不稳定，因为晶体管增大了稳压器的gm，这将导致单位增益带宽的提升，产生提升的原因是：
单位增益带宽 ∝ gm
为了保持与稳定状况相同的单位增益带宽，输出电容需要根据gm的增加量相应增大。gm的增加量可通过测量附加电路的电流增益获得。
外部电路的电流增益可用小信号近似电路(图3)进行计算。
图3. 必须通过计算外部电路的电流增益决定输出电容的大小
假定δi是没有外部调整管时稳压器负载电流的变化量。连接外部调整管后，流过pnp调整管的电流变化量为k δi。因此，由于外部调整管的存在，负载电流总的变化量为δi + k δi，即：(1 + k) δi。所以，gm增加了(1 + k)倍，那么，为了保证相同的单位增益带宽，输出电容也应该增加(1 + k)倍。
在我们的电路中，k值可通过下式计算：
考虑到寄生效应的影响，所要求的电容值是数据资料规定的最小值的5.45倍。据此，在输出端连接了一个12.2µf的电容，确保系统在增添外部晶体管后保持稳定。
图4和图5分别给出了通过外部调整管为负载提供的150ma固定电流和150ma瞬变电流的情况，通道1表示输出电压，通道4表示外部调整管提供的电流，通道2表示1ω负载串联电阻的电压，也体现了总负载电流的大小。所以，总的负载电流为150ma，109ma由外部调整管提供，其余41ma由稳压器ic提供。
图4. 图3电路的工作性能，输出固定的150ma负载电流
通道1：输出电压
通道2：负载电流正比于1ω负载串联电阻的电压
通道4：通过外部调整管提供的电流
图5. 图3电路的工作性能，负载瞬变电流为150ma
通道1：输出电压
通道2：负载电流正比于1ω负载串联电阻的电压
通道4：通过外部调整管提供的电流
结论通过将汽车应用的多种需求集成到单片ic，max15006/max15007可直接用于目前的汽车设计，使汽车电子工程师的工作变得轻松。本文提供的参考设计只需极少的外部电路，所使用的ic可以满足更高的负载电流需求，从而拓宽了它们的应用领域。
小型气泡原汁机减速电机选型方案的介绍
什么叫2nm芯片？2nm芯片正式官宣
什么是保险丝?
关于机器学习中的模型评估的性能分析及选择
中标 | 广凌科技助力广州雕塑公园视频监控系统升级改造！
用于汽车气囊的超低静态电流线性稳压器
盛科通信：募投项目稳步推进，Arctic系列芯片按计划年底送样测试
java中如何使用switch语句
美光科技连续第二财季亏损
ThinkPad X390和ThinkPad T490正式上架
FreeRTOS|自定义裁剪
贴片式电阻器的制作工艺解析
重庆飞狐航空为无人机爱好者科普宣讲和试飞表演
PTVA120501EA-V1高功率放大器
重庆电信公司召开了5G二期工程百日攻坚动员部署会
腾讯向开放原子开源基金会捐赠两大开源项目
算法面试题：草坪修整
华为荣耀magic怎么样？荣耀Magic快充造假，35W充电实际只能坚持5分钟！
诺基亚800 Tough入网工信部，CPU主频1.3GHz配备4GB存储空间
模块电源常见的问题和解决方法
随着汽车不断增加的电子设备，电子控制模块设计人员面临的一个重大挑战是：如何在有限的功率预算前提下提高产品性能。现如今的汽车包括众多的电子系统，例如：立体声和信息娱乐系统、雨刷控制、车灯驱动系统以及气囊等安全设施。这些系统需求都依赖于汽车电池供电，设计人员必须尽可能降低每个电子系统的功耗，特别是在汽车熄火以及汽车停放在停车场之后。
汽车发动机关闭后，电池一般仍然需要为多个系统的运转供电。为了降低这种情况下的功耗，电源管理模块引入了几个省电模式：关断微处理器时钟、通过使能输入关断转换器电路，这是两个最常见的例子。然而，有些器件和功能—例如：遥控门禁系统(pke)和安全系统—应当始终保持工作状态，无论电源来自发电机还是电池，图1所示为典型的气囊电源模块。
本文介绍的参考设计利用max15006/max15007线性稳压器降低汽车气囊的静态电流。除了超低静态电流，这些器件还能够承受高达45v的抛负载，非常适合恶劣的汽车工作环境。另外，它们还具有低压差、宽输入电压范围、热保护和短路保护、使能输入等功能，是汽车气囊供电模块的理想选择。
图1. 典型的汽车气囊电源模块
辅助约束系统(srs)的操作气囊系统或辅助约束系统(srs)结合座椅安全带，能够为前排乘客提供额外的保护，作为电子控制的机械运转系统，srs工作原理如下：除非发生意外事故，否则的话，系统应该处于乘客的视线以外，安装在汽车上的碰撞和安全监测传感器用于判断意外事故的发生。当撞击的力量足够大时，这些传感器靠近它们的触点，启动相应的电路并对气囊充气。没有激活该系统时，气囊诊断监控器对系统进行监测，安装在仪表盘上的指示灯提示系统就绪。
由于诊断监控器始终保持工作状态，供电器件必须具有非常低的静态电流。另外，发生碰撞时，交流电机端子可能脱离与电池端的连接，发生抛负载。汽车环境下，即使在正常工作状态下也有可能出现较大的电池电压变化范围。
max15006/max15007具有多项优势—例如：超低静态电流、宽输入电压范围、高达45v的抛负载保护—非常适合汽车气囊的电源模块。能够支持最大电流为50ma的绝大多数应用，无需任何外部器件。而有些情况下，气囊监测系统需要的总电流超过100ma；检查气囊开启装置的就绪状态时，所需电流不超过200ma。基于这一考虑，我们需要提高max15006/max15007的输出电流，利用一个外部调整管实现。
提高稳压器的输出电流气囊开启电路工作时的最小电流为1.2a.。气囊启动电路由开关调节器(降压或升压转换器)和线性稳压器供电。而监控系统(传感器、adc、启动装置就绪检测等)需要的电源电流大约为150ma，超出了线性稳压器(max15006/max15007)的供电能力范围。
利用外部调整管能够扩充线性稳压器的电流驱动能力。为了提高线性稳压器的输出电流，按照下图(图2)所示将调整管连接到输入和输出之间¹，该电路将输出电流提高到150ma。
图2. 该电路在max15007的外部增加了一个调整管，为气囊监测系统提供足够的输出电流。
r1选择1ω、r3选择2.2ω电阻，以保证功耗最小。另外，r1取值小于1ω时可能增大pnp晶体管的热耗。开始工作时，没有电流输出，外部调整管也不通过任何电流。随着工作电流的逐渐增加，它将通过二极管产生大约0.6v的压降，使二极管开始导通。二极管的导通电压为基极-发射极之间提供足够的压差，使pnp晶体管也进入导通状态，由此提供负载所需额外电流。r2的作用是补偿小电流设置下二极管较高的动态电阻。当负载电流小于25ma时，外部调整管断开。改变电阻值可以提高对该电路的供电电流。
合理选择输出电容保证系统稳定由于该电路连接了外部晶体管，使用数据资料中规定的2.2µf输出电容时输出电压会不稳定，因为晶体管增大了稳压器的gm，这将导致单位增益带宽的提升，产生提升的原因是：
单位增益带宽 ∝ gm
为了保持与稳定状况相同的单位增益带宽，输出电容需要根据gm的增加量相应增大。gm的增加量可通过测量附加电路的电流增益获得。
外部电路的电流增益可用小信号近似电路(图3)进行计算。
图3. 必须通过计算外部电路的电流增益决定输出电容的大小
假定δi是没有外部调整管时稳压器负载电流的变化量。连接外部调整管后，流过pnp调整管的电流变化量为k δi。因此，由于外部调整管的存在，负载电流总的变化量为δi + k δi，即：(1 + k) δi。所以，gm增加了(1 + k)倍，那么，为了保证相同的单位增益带宽，输出电容也应该增加(1 + k)倍。
在我们的电路中，k值可通过下式计算：
考虑到寄生效应的影响，所要求的电容值是数据资料规定的最小值的5.45倍。据此，在输出端连接了一个12.2µf的电容，确保系统在增添外部晶体管后保持稳定。
图4和图5分别给出了通过外部调整管为负载提供的150ma固定电流和150ma瞬变电流的情况，通道1表示输出电压，通道4表示外部调整管提供的电流，通道2表示1ω负载串联电阻的电压，也体现了总负载电流的大小。所以，总的负载电流为150ma，109ma由外部调整管提供，其余41ma由稳压器ic提供。
图4. 图3电路的工作性能，输出固定的150ma负载电流
通道1：输出电压
通道2：负载电流正比于1ω负载串联电阻的电压
通道4：通过外部调整管提供的电流
图5. 图3电路的工作性能，负载瞬变电流为150ma
通道1：输出电压
通道2：负载电流正比于1ω负载串联电阻的电压
通道4：通过外部调整管提供的电流
结论通过将汽车应用的多种需求集成到单片ic，max15006/max15007可直接用于目前的汽车设计，使汽车电子工程师的工作变得轻松。本文提供的参考设计只需极少的外部电路，所使用的ic可以满足更高的负载电流需求，从而拓宽了它们的应用领域。
小型气泡原汁机减速电机选型方案的介绍
什么叫2nm芯片？2nm芯片正式官宣
什么是保险丝?
关于机器学习中的模型评估的性能分析及选择
中标 | 广凌科技助力广州雕塑公园视频监控系统升级改造！
用于汽车气囊的超低静态电流线性稳压器
盛科通信：募投项目稳步推进，Arctic系列芯片按计划年底送样测试
java中如何使用switch语句
美光科技连续第二财季亏损
ThinkPad X390和ThinkPad T490正式上架
FreeRTOS|自定义裁剪
贴片式电阻器的制作工艺解析
重庆飞狐航空为无人机爱好者科普宣讲和试飞表演
PTVA120501EA-V1高功率放大器
重庆电信公司召开了5G二期工程百日攻坚动员部署会
腾讯向开放原子开源基金会捐赠两大开源项目
算法面试题：草坪修整
华为荣耀magic怎么样？荣耀Magic快充造假，35W充电实际只能坚持5分钟！
诺基亚800 Tough入网工信部，CPU主频1.3GHz配备4GB存储空间
模块电源常见的问题和解决方法