什么是电压跟踪器?

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1.什么是电压跟踪器?

电压跟踪器是一种向 VOUT 引脚输出电压的 IC,该电压等同于输入到 ADJ 引脚的电压 (VADJ)。

它被称为电压跟踪器,是因为它跟踪 ADJ 引脚的电压输入。这种 IC 主要用作分离式传感器的电源。*与电源电压成正比

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图1电压跟踪器连接的示例

2.需要电压跟踪器的情况

需要高精度感测的场合

近年来开发的汽车包含各种各样的传感器,因为高精度传感对于先进的汽车控制系统来说是必要的。

如想安全地为安装在远离 ECU(电子控制单元)的分离式传感器供电并准确读取信号时,电压跟踪器是最好的选择,原因在于其卓越的电压跟踪精度。这一点将会在「3. 电压跟踪器特性」进一步讲解。

当 MCU 需要防止电源短路/接地故障的场合

当一个 MCU(微控制器单元)和一个传感器共享同一个 ECU 基板时,它们可轻易由一个电源提供电源电压。

然而,多数车载传感器是安装在与 MCU 分开基板上的分离式传感器。如果在这种布置中的分离式传感器和 MCU 共享同一电源,连接两块板的线束中则会出现不必要的电源短路和接地短路故障,导致MCU损坏的可能性发生(参见图 2)。

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图2 分离式传感器和 MCU 共享电源(LDO)

电压跟踪器可将分离式传感器的电源与 ECU 的电源分开,还配备了保护功能,以保护 MCU 免受由电源短路和接地短路故障导致的不必要损坏(参见图 3)。

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图3 使用电压跟踪器为分离式传感器供电

3.电压跟踪器特性

(1) 优越的电压跟踪精度

电压跟踪器因为输出电压跟随 ADJ 端子输入电压,所以拥有 ADJ 端子输入电压和输出电压之间的差异(偏移电压)能变得非常小的特点。

以下示例描述了使用 LDO(Low Drop Out)稳压器为分离式传感器供电时,与使用电压跟踪器相比,对分离式传感器(Ratiometric Linear Hall IC)读数精度的影响。

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表1 框图中的元件和引脚说明

使用 LDO 作为分离式传感器的电源的场合

图 4 显示了将 LDO 用作分离式传感器的电源的场合。即使选择具有相同输出电压的「LDO1」和「LDO2」,制造差异以及每个产品所面临的温度和电流变化也会导致不同的数值。

假设只有分离式传感器的电源电压(「LDO2」 输出电压)因温度变化而从 5.0V 下降到 4.9V。当电源电压为5.0V时,分离式传感器的输出信号在0mT时为2.50V,但因输出与电源电压成比例而下降至2.45V。因此,从 「LDO1」 接收相同的 5.0V 参考电压的 ADC 在读取分离式传感器信号时出现读取错误。「LDO1」 的输出电压出现波动时也会出现相同的结果。

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图4 使用 LDO的場合

使用电压跟踪器作为分离式传感器的电源

然而,如图 5 所示,使用电压跟踪器作为分离式传感器的电源解决了这些问题。

即使 LDO 的输出电压因温度变化而从 5.0V 下降到 4.9V,电压跟踪器的输出电压也会跟随 ADJ 端输入电压(VADJ),因此分离式传感器的读数精度不会降低。

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图 5 使用电压跟踪器的场合

(2) 内置多种保护功能

电压跟踪器具有各种内置保护功能。

车载用分离式传感器普遍通过线束与 ECU 交换信号。如果线束由于意外故障而与电源线短路(=对电源短路),或发生与地(GND)、短路(=接地故障)的场合,可能会导致连接目的地的 ECU 运行异常。

内置于电压跟踪器的回流电流防止功能是在对电源短路故障期间防止电流从电压跟踪器的输出端子流入 ECU(参见图 6)。

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图6 天时逆流防止功能

此外,电压跟踪器内置的过流保护电路和热关断电路功能是保护电压跟踪器免受电压跟踪器输出端在接地故障期间产生的过电流和自热影响(参见图7)。

电压跟踪器可以通过这些不同的保护功能来保护 ECU 和 MCU 免受电源短路故障和接地故障的影响。

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图7 接地故障时的过流保护电路/热关断电路

「S-19720 系列」内置了过流保护电路、热关断电路和防止设备因电源短路和接地故障而损坏的回流电流防止功能。此外,电压跟踪器的输入电压和输出电压之间的差异(偏移电压)为± 5 mV,实现了业界最小的偏移电压。这提高了分离式传感器的读取精度,并有助于确保车辆的安全。