由于所有车辆都利用有限的电池供电，因此必须找到一种方法，一方面能增加更多功能（尤其是在设计汽车前端电源系统时），同时又不会显著增加耗电量。是否须要符合严格的电磁兼容性 (EMC) 标准（例如，国际标准化组织的 ISO7637 和德国汽车制造商制订的LV 124标准），直接影响前端电池反向保护系统的整体设计。一些原始设备制造商将车辆处于停车状态时的总电流花费规定为：在 12V 电池供电系统中每个电子掌握单元 (ECU) 低于100µA，在 24V 电池供电系统中低于500µA。
在本文中，我将先容设计低静态电流 (IQ) 汽车电池反向保护系统的三种方法。
利用 T15 作为点火或唤醒旗子暗记
设计低 IQ 电池反向保护系统的第一种方法是利用T15 作为点火或唤醒旗子暗记。T15 是一个接线端子，当车辆点火开关关闭时，它会与电池断开连接。利用 T15 作为外部唤醒旗子暗记是一种在就寝或活动模式下运行 ECU 的传统方法。图 1 为一个示例。
图 1：利用 T15 作为唤醒旗子暗记的汽车 ECU 中的电池反向保护
当点火开关打开时，T15 会连接到电池电压 (VBATT) 电位，从而使空想二极管的使能引脚处于逻辑高电平。处于有源模式下的空想二极管掌握器，在启用电荷泵、掌握和场效应晶体管 (FET) 驱动器电路的同时，主动掌握外部 FET 以实现空想二极管运行。当车辆停车时，T15 降至 0V，空想二极管掌握器利用关断状态做出相应，这会导致电荷泵和掌握块关闭，从而使 IQ 花费低于3µA。在这种事情模式下，外部 FET 关闭，FET 的体二极管形成正向传导路径，为负载供电。该方案须要额外向 ECU 接线。
利用系统的 MCU 和 CAN 唤醒旗子暗记
第二种方法是利用系统的微掌握器 (MCU) 和掌握器局域网 (CAN) 唤醒。在很多情形下，系统的通信通道使低 IQ 关断模式成为可能。图 2 为利用这种方法的示例系统设计。
图 2：利用 MCU 和 CAN 唤醒旗子暗记实现使能掌握的低 IQ 电池反向保护
车辆中的 CAN 收发器将从通信总线转换到各自的掌握器（常日是 MCU）。收发器可以通过发出进入待机模式直到被唤醒的命令，来指示何时不须要干系功能。此时中继指示掌握器会通报将系统置于低功耗状态的指令，实在现办法是使空想二极管掌握器的使能旗子暗记处于逻辑低电平。借助更前辈的收发器和系统根本芯片，一个器件可以处理此过程的多种功能，并过渡到低功耗状态或进行唤醒。
该方案须要来自 MCU 的内部掌握旗子暗记（通过 CAN 掌握）。
利用常开空想二极管掌握器
第三种方法是利用常开空想二极管掌握器。大家可以想象一下这个不须要掌握旗子暗记即可进入低功耗状态的系统设计。在这种设计中，无需额外进行接线也无需依赖系统软件，即可使空想二极管掌握器始终处于启用状态，纵然在就寝模式下也是如此。这种类型的系统设计可以利用低 IQ 空想二极管掌握器来实现，例如 LM74720-Q1、LM74721-Q1 或 LM74722-Q1，如图 3 所示。这些器件集成了所有必要的掌握块，用于符合 EMC 标准的电池反向保护设计，并集成了用于驱动高侧外部 MOSFET 的升压稳压器，从而使正常运行期间的 IQ 为27µA。如需理解更多信息，请参阅运用手册“空想二极管根本知识”。
图 3：利用不带外部使能掌握的常开低 IQ 空想二极管掌握器实现电池反向保护
这些空想二极管掌握器支持具有有源整流的电池反向保护，以及采取背对背 FET 拓扑的负载断开 FET 掌握，以在系统故障（例如过压事宜）期间保护下贱，如图 4 所示。
图 4：利用 LM74720-Q1 的 24V 汽车 ECU 中的电池反向保护
借助可调节过压保护功能，您可以利用 50V 额定下贱滤波电容器（而非 80V 至 100V 额定电容器）和 40V 额定直流/直流转换器（而非 65V 额定转换器）进行基于 24V 汽车电池输入的系统设计。
LM74720-Q1 和 LM74721-Q1 供应0.45µs反向电流的快速相应比较器和1.9µs正向电流的快速相应比较器，以及强大的 30mA 升压稳压器，以在高达 100kHz 频率的汽车互换叠加测试中支持和实现灵巧而高效的有源整流。LM74722-Q1 的整流速率比 LM74720-Q1 和 LM74721-Q1 器件快两倍，正向比较器相应电流为 0.8µs，可实现高达 200KHz 的有源整流频率。LM74721-Q1 具有集成漏源电压 (VDS) 钳位，可实现无瞬态电压抑制器 (TVS) 的电池反向保护设计，从而使系统办理方案更加紧凑。如需详细理解有源整流，请阅读我们的运用报告“有源整流及其在汽车 ECU 设计中的上风”。
结语
借助 LM74720-Q1、LM74721-Q1 和 LM74722-Q1 低 IQ 常开空想二极管掌握器，您能够设计汽车电池反向保护系统，而无需外部使能掌握。这些空想二极管掌握用具有低 IQ、背对背 FET 驱动能力和过压保护特性，因此在设计中可以利用具有较低额定电压的电容器等下贱组件，并且可以为空间受限的 ECU 减小印刷电路板的尺寸。
