啟動(dòng)交流發(fā)電機(jī)

　　在啟動(dòng)交流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，無(wú)源整流二極管被大電流開(kāi)關(guān)替代。這些開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，使其作為電機(jī)(啟動(dòng)機(jī)模式)，并在交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的定子電流上執(zhí)行同步整流(交流發(fā)電機(jī)模式)。

　　同步整流大幅通過(guò)以高導(dǎo)電性的通道分流(本體)二極管，提升交流發(fā)電機(jī)能效，將正向壓降降至低于150 mV。

　　此應(yīng)用的一項(xiàng)主要功能挑戰(zhàn)就是確保在定子電流反向時(shí)開(kāi)關(guān)以極快速度關(guān)斷；開(kāi)關(guān)關(guān)斷有任何延遲都會(huì)導(dǎo)致不必要的電池放電，其方式跟常規(guī)二極管的反向恢復(fù)非常類似。有鑒于此，預(yù)驅(qū)動(dòng)器IC包含在自主門(mén)極控制環(huán)路內(nèi)部工作的高歪曲率驅(qū)動(dòng)器，設(shè)計(jì)目的是在整流期間歐姆損耗與電流符號(hào)改變時(shí)的過(guò)渡損耗之間取得盡可能佳的折衷。在IC中集成這些預(yù)驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)復(fù)雜。

　　首先，它要求多種不同電壓域共存在同一個(gè)硅襯底上，同時(shí)確保這些電壓域之間的可靠通信。

　　其次，啟動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器IC被置于可能是環(huán)境惡劣的位置，可能會(huì)遭受電池反向、負(fù)載突降、陰極接地轉(zhuǎn)移、定子相位上極大的dV/dt(數(shù)量級(jí)為每微 秒100 V)、電磁干擾等多種瞬態(tài)事件。同樣，使用差分技術(shù)及細(xì)致管理硅襯底上的寄生(雙極)效應(yīng)，有可能采用高性價(jià)比的降壓技術(shù)而非絕緣硅(SOI)技術(shù)來(lái)構(gòu)建此類IC。

　　除了傳統(tǒng)鉛酸電池，我們看到越來(lái)越多的儲(chǔ)能組件被用于啟動(dòng)-停止系統(tǒng)中的電源網(wǎng)絡(luò)，如鋰離子電池、超級(jí)電容等。在這些系統(tǒng)中，安全領(lǐng)域變得跟核心功能一樣重要。因此，我們看到ISO26262安全標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越多地進(jìn)入我們的視野，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)部分硅片面積專門(mén)用于監(jiān)測(cè)應(yīng)用，檢測(cè)此IC及其伴侶IC的運(yùn)行健全狀況，并在有需要的情況下確保安全狀態(tài)。

　　后，智能電路及大功率電感元器件在緊鄰位置的組合表示控制電路的結(jié)點(diǎn)溫度大幅上升；在應(yīng)用中需要考慮工作結(jié)點(diǎn)溫度高于175℃的情形并不罕見(jiàn)。此外，在元器件認(rèn)證階段，可能使用高達(dá)200℃的溫度來(lái)進(jìn)一步加速老化過(guò)程，以將使用壽命測(cè)試時(shí)長(zhǎng)保持在合理的2,000小時(shí)之內(nèi)。通過(guò)使用帶有擴(kuò)展溫度范圍的硅工藝，并在設(shè)計(jì)階段將在設(shè)計(jì)約束考慮在內(nèi)，就能夠有效地應(yīng)對(duì)這個(gè)挑戰(zhàn)。

　　傳感器在使當(dāng)代內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到前所未有的能效水平，同時(shí)還將排放降至低。例如，空氣流量(MAF)傳感器衡量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的空氣量，從而噴入恰當(dāng)數(shù)量的燃油。而在發(fā)動(dòng)機(jī)的另一端，氧氣和氮氧化物(NOx)傳感器直接測(cè)量廢氣成分，并將信息饋送回給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)。

　　壓力傳感器的進(jìn)襲事實(shí)上無(wú)所不在，代表了一種伴隨內(nèi)燃機(jī)演進(jìn)及追求增強(qiáng)控制的趨勢(shì)。初是歧管壓力(MAP)傳感器，此傳感器是使用MAF傳感器之外的另一選擇。隨著燃油噴射技術(shù)的進(jìn)步，需要汽車直噴(GDI)及柴油直噴(DDI)壓力傳感器來(lái)配合通過(guò)直接連接至每個(gè)氣缸燃燒室的共軌燃油管測(cè)量噴射的燃油壓力。后者某些時(shí)候要求柴油微粒過(guò)濾器(DPF)來(lái)減少油煙，而DPF需要要求傳感器來(lái)幫助維持適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件。即使是在發(fā)動(dòng)機(jī)外部，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPMS)確保輪胎恰當(dāng)充氣，從而不僅提供更好的安全性，還提供更高的燃油效率，因?yàn)檩喬L動(dòng)阻力減小了。

　　壓力傳感器的另一個(gè)前沿陣地是燃燒室本身。為了提供終的燃燒控制，其中一個(gè)必要條件是隨時(shí)都知道所有氣缸內(nèi)的壓力。某些類型的清潔柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在氣缸內(nèi)壓力傳感器的幫助下運(yùn)轉(zhuǎn)。那些相同的傳感器也是正在研究的新發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵推動(dòng)因素，一個(gè)例子就是均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)，此技術(shù)的目標(biāo)是結(jié)合汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的低排放及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的能效。

　　所有這些進(jìn)步都提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，要求越來(lái)越復(fù)雜的集成電子電路來(lái)因應(yīng)這些挑戰(zhàn)。舉例來(lái)說(shuō)，更好的控制要求更高的精度，而目前0.5%的容限很常見(jiàn)。與此同時(shí)，隨著壓力傳感功能的布局移向更接近發(fā)動(dòng)機(jī)的中心，工作溫度范圍持續(xù)擴(kuò)展。這就對(duì)傳感元件及補(bǔ)償其非理想特性所需的電子電路施加了額外的限制。

　　新一代壓力傳感器IC的框圖如圖3所示。低噪聲模擬前端開(kāi)始提供高精度性能，隨后是高精度Σ-Δ(sigma-delta)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理為傳感元件的偏移和靈敏度提供非線性溫度補(bǔ)償。常見(jiàn)的5 V模擬輸出逐漸被單邊半字節(jié)傳輸(SENT)及PSI5等標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字輸出替代。此方法通過(guò)省去傳感器中的輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換及ECU端的模數(shù)轉(zhuǎn)換，減小總量化誤差。

　　每個(gè)傳感器在生產(chǎn)時(shí)都被校準(zhǔn)，補(bǔ)償系數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)部EEPROM中。

　　聯(lián)系電話梁生