概要

通常、車載用電子システムの最前線に位置する電源管理アプリケーションは、負荷ダンプおよびコールド クランク条件によって、広い入力動作電圧の極値にさらされる可能性があります。電源管理電子機器を慎重に選択することで、車載電子システムにさらなる余裕と保護を提供できます。最もシンプルな設計は、パワー MOSFET を内蔵し、広い定常状態入力電圧範囲に耐える、LM2267x/80 SIMPLE SWITCHER® レギュレータ ファミリなどの電源管理スイッチモード電源によって実現されます。

負荷ダンプ

負荷ダンプは、エンジンとオルタネータが作動している間に、車載バッテリの接続が切られたときに発生します。その結果として生じる電圧過渡は最大 120V、持続時間は 400ms に達することがあります。このような過度な電圧過渡を伴う負荷ダンプは、電源管理システムを設計するエンジニアに課題を提起します。負荷ダンプによるライン過渡電圧に対応するだけのために、最大 120V で動作する電源オプションを設計することは、経済的な観点から合理的ではありません。最新の自動車は通常、負荷ダンプ条件中の電圧をはるかに低い電圧に制限する集中型負荷ダンプ保護機能を備えています。電源の入力で観測される最大電圧をクランプするため、過渡電圧抑制ダイオード (TVS) などのダイオード シャント デバイスを使用することもできます。負荷ダンプ状態においてアプリケーションを保護するため、『AN-1533 車載負荷ダンプ用過電圧保護回路』(SNVA190) に記載されているような、ハイサイド MOSFET を使ったその他の保護回路も使用できます。ただし、これらの過渡保護デバイスを使用する場合でも、選択される電源管理 IC は追加の保護マージンを持っている必要があります。

「代表的な負荷ダンプ プロファイル」に、負荷ダンプ条件中の代表的な入力電圧波形を示します。

信頼性、簡潔さ、コストの観点で各種設計方法を比較すると、しばしば、約 40V の最大入力動作電圧を持つ電源管理 IC が選択されます。新しい LM2267x/80 SIMPLE SWITCHER ファミリは 42V の最大入力動作電圧を持っているため、保護マージンを追加できます。

コールド クランク

内燃エンジンの起動 (コールド クランクとも呼ばれます) 時、バッテリは電動スタータモータに大電流を供給します。この状況では、バッテリ電圧は大幅に低下します。「代表的なコールド クランク プロファイル」に、代表的なコールド クランク プロファイルを示します。「V low」に低下した初期電圧は、内燃エンジンの回転を開始させるために必要な初期ピーク電流によるものです。内燃エンジンが一旦回転すると、バッテリの電圧は「V plateau」電圧レベルで頭打ちになり、最終的に、電動スタータ モータが停止すると、バッテリ電圧は充電電圧レベルまで上昇します。

エンジン コールド クランク状態でも車載サブシステムが動作することがますます重要になっています。燃費を向上させるため、一部の新型車には、信号機または交通渋滞で自動車が停止した際に内燃エンジンを停止させる自動スタート / ストップ システムが搭載されています。ブレーキ ペダルまたはクラッチが解除されると、内燃エンジンを作動させるため、電動スタータ モータはバッテリをコールド クランクします。安全性と利便性のため、ナビゲーション システム、ダッシュボード電子回路、LED ブレーキ ランプ、ヘッドライト内の電子部品が途切れなく確実に動作するように、電源管理システムはこのようなスタート / ストップ システムの入力動作電圧レベルを維持する必要があります。そのためには、非常に小さい最小入力動作電圧で動作できる電源管理 IC を選択する必要があります。

「V low」電圧レベルが 4.5V 以上のシステムには、LM2267x SIMPLE SWITCHER ファミリが適しています。新しい SIMPLE SWITCHER ファミリのデバイス、機能、回路例については、「4.5V～42V の非常に広い入力電圧範囲に対応する新しい SIMPLE SWITCHER レギュレータ シリーズ」と「非常に広い入力電圧範囲に対応し、かつ部品点数が少ない回路の例」を参照してください。

広い入力電圧範囲の規則

SIMPLE SWITCHER レギュレータ ファミリの以前の世代は、使いやすさ、少ない部品点数、広い入力電圧範囲という特長から、車載用アプリケーションにおいて現在でも広く使われています。最新の LM2267x/80 SIMPLE SWITCHER ファミリは、これらの要件を満たすと同時に、より高いスイッチング周波数、より広い入力動作電圧範囲、改良された WEBENCH® オンライン シミュレーション設計サポートなど、より洗練された機能を追加しています。

LM2267x/80 の AECQ100 認定は計画中です。