实际上汽车在停止时,拔出钥匙后,仍然存在着一定的电流,这个就可以作为我们普通的静态电流。在这里我们给出这样一个定义:在汽车上所有开关都处在断开状态下蓄电池的供出电流,即汽车中所有的子模块中,直接连接在“常火”线上且常闭负载引起的的对蓄电池的不断电的电流需求。
负载漏电流------常火电线上所有连接的(包括线束,电子模块)的绝缘漏电流。
蓄电池本身漏电流------蓄电池正负极桩间的因空气、水蒸气、尘埃而形成的漏电流。------异性电极对空气中异性带电粒子的中和电流。
其中后两项随着电池工艺的提高和内部环境的优化,是可以不断的被提高的。而前一项确实任重而道远的,因为随着汽车电子化程度的提高,越来越多的电子装置被安装在汽车上,这个任务变得越来越艰巨。
KL30即为我们常说的常电,蓄电池火线,经常接入一些整车熄火时的产品;
点火仪表指示线(KL15/IGN),点火开关在ON,或者Start档才有的火线;
专用线(KL15A/ACC),用于不需要发动发动机即可完成供电的产品,比如车载娱乐多媒体。
搭铁线(GND或KL31)以元件和车架金属部分作为一根公共导线的接线方法称为单线制,将机体与电器相接的部位称为搭铁或接地。为了保证起动时减少线路接触压降,蓄电池极桩夹头、车架与发动机机体都接上大截面积的搭铁线,并将接触部位彻底除锈、去漆、拧紧。
静态电流往往发生在KL30供电的设备上。为了防止电池处于馈电状态,需要对整车处于熄火状态时电流监测,本文以此为背景,以25mA为上限静态电流,当监测静态电流超过25mA时,由于比较器参考电平为4.5V,当比较器-端电平小于4.5V,输出低电平,当-端电平大于4.5V时,比较器输出高电平,同时发送电平信号给到ECU报警。设计电路如下:
以25mA静态,采样电阻两端电压为0.032V,Va=R7/R2*Vb=100Vb=3.2v,具体推导过程网上有很多这方面介绍,不做过多推导。
设计比较器参考电压为3.2V。
我们对这个电路进行在-55到125度温度下,考虑电阻精度1%,进行蒙特卡罗仿真,LTspice中命令函数如下:
.step param run 1 20 1(仿真20次,步进为1);
.step temp -55 125 10(仿真温度从-55度到125度,步进为10)
*这儿插个题外话,LTSPICE软件是ADI的一款免费的用于仿真的软件,里面需要的模型可以从芯片官网上下载,非常好用。这个不像PSPICE,需要正版授权,但是基于PSPICE软件开发的模型基本都在芯片官网上找到,LTSPICE相对少些*。
我们查看仿真结果,设置此时监测电流为24mA,b点电平一直是低电平;
当监测电流为24mA时,比较器输出电平为4.4V左右,为高电平。
当然在实际应用中,还存在很多条件,比如系统静态电流范围设置为多少,这个往往较难以统一设计,需要根据被监测系统设计对应的采样电阻和比较器阻值,如果设计的过大,可能会存在已经处于非睡眠状态了,但是监测系统还是无法监测出,如果设计的过小,可能会导致监测不准。
总结:本文以监测系统静态电流为例,在介绍方案的同时,也是跟大家分享LTSPICE的使用,附件提供了基于LTSPICE的安装包和本次设计的电路图,谢谢。