思瑞浦发布首款汽车级电流检测放大器TPA132Q！具备PWM抑制能力，助力新能源汽车电机驱动、工控智能感知！

发布时间：2024-07-22 14:28
作者：AMEYA360
来源：思瑞浦
阅读量：419

　　聚焦高性能模拟芯片和嵌入式处理器的半导体供应商思瑞浦3PEAK(股票代码：688536)全新推出具有增强PWM抑制能力的汽车级双向电流检测放大器TPA132Q。

　　TPA132Q在高频噪声环境下，提供了出色的电流检测精度和快速响应，可广泛应用于新能源汽车电机驱动、电源管理和工业自动化等领域。

思瑞浦发布首款汽车级电流检测放大器TPA132Q！具备PWM抑制能力，助力新能源汽车电机驱动、工控智能感知！

　　在汽车电机驱动和工业控制等应用中，PWM(脉宽调制)波常用于调节电机速度、位置或控制阀门的开关状态。PWM信号通过频繁的开关操作来调节电压和电流，然而，这些高频开关操作会带来明显的共模瞬变(ΔV/Δt)，对电流检测电路带来噪声干扰、瞬态误差等一系列挑战。

　　TPA132Q因其增强PWM抑制能力、超宽共模电压范围(-4V至80V)、高带宽(1MHz)和高精度低漂移等特性，成为这类应用中电流检测应用的理想选择。

思瑞浦发布首款汽车级电流检测放大器TPA132Q！具备PWM抑制能力，助力新能源汽车电机驱动、工控智能感知！

　　TPA132Q典型应用

　　TPA132Q产品优势

　　增强的PWM抑制能力

　　TPA132Q采用了独特的电路设计，能够有效抑制由PWM引起的输入共模瞬态。这一优势保证了在电机驱动和电磁阀控制等高频噪声环境中，电流检测依然保持高精度和稳定性。下图显示了输入共模从0V到80V跳变时，输出共模电压基本稳定不变。此外提供高达150dB的直流共模抑制比(CMRR)。

　　TPA132Q共模瞬态响应

　　宽共模电压范围

　　TPA132Q的宽共模电压范围(-4V至80V)使其能够在各种复杂电压环境下可靠工作，有效避免因电压超出范围而导致的检测失误，可用于高边和低边检测场景。例如，在电磁阀应用中，高边开关从开启到关闭的过程中，由于感性负载(电磁阀线圈)对电流的影响，共模电压可能从正48V变到负0.7V，TPA132Q都能够正常工作。

　　TPA132Q电磁阀应用负电压输入

　　高精度和低漂移

　　对于电机驱动和电磁阀等工业控制，精准的电流检测至关重要。TPA132Q具有极低的增益误差(±0.05%)和增益温漂(1.5 ppm/°C)，以及极低的失调电压(±20 μV)和失调温漂(0.15 uV/°C)，确保了电流检测的高精度和长期稳定性。

　　TPA132Q增益误差温漂曲线

　　上下电过程中输出信号无毛刺

　　在电机驱动等系统中，电流检测是实现闭环控制的重要环节。一些放大器在上电或者下电过程中，由于内部电路节点是不可控的状态，放大器输出信号可能会出现短脉冲，这些短脉冲可能会对引起后级系统的误动作。TPA132Q通过设计优化，即使在有80V输入共模时，电源上下电过程中输出信号也没有误脉冲。

　　TPA132Q上下电输出无毛刺

　　TPA132Q产品特性

　　1: 供电电压：3.0V~5.5V

　　2: 共模电压：-4V~80V

　　3: 增强的PWM抑制能力

　　4: 上下电输出无毛刺

　　5: 低失调电压：±20μV

　　6: 高带宽：1MHz

　　7: 内部增益选项：20V/V、50V/V、100V/V、200V/V(1)、500V/V

　　8: 高共模抑制比CMRR：150dB DC

　　9: AEC-Q100认证

　　10: 封装：SOP8、TSSOP8

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　　现在的汽车通过丰富多项功能来提升其安全性、性能和舒适性。从动力总成到高级驾驶辅助系统，从车身电子控制和照明到信息娱乐和安全，大量电子控制单元 (ECU) 被部署到车辆上用于丰富这些功能。　　ECU通过车内网络总线交换控制和数据日志信息。在众多车载总线中，CAN总线因其易用性、良好的共模噪声抑制能力、基于优先级的消息传递机制、可处理总线仲裁以及错误检测和恢复等特性，一直备受追捧。　　CAN总线在车载通信网络的应用优势　　简单且低成本　　ECU通过单个CAN系统进行通信，而不是直接的复杂模拟信号线通信，从而减少了错误、重量、接线和成本;　　完全集中控制　　CAN总线提供了“一个进入点”，可以与所有网络ECU进行通信——支持集中诊断、数据记录和配置;　　高抗扰　　CAN总线具有强大的抗电干扰和抗电磁干扰能力，非常适合对安全行能要求严格的应用场景;　　实时高效　　通过ID对CAN帧进行优先级排序，以便优先级最高的数据可以立即访问总线，而不会引起其他帧的中断。　　通过向现有CAN总线添加节点，可以轻松地扩展车辆网络，这也是一个主要优势。随着附加功能被集成到这些应用中，对更复杂网络和更快速数据速率的需求日益正在增加。然而，当网络变得复杂时，如CAN节点采用星形拓扑连接时，这种优势就会减弱。这些网络中固有的未端接存根引起了反射，在速度较高时会导致发生信号通信故障。这两种需求都与总线上信号振铃的增加效应相冲突，这突出说明了CAN介质访问传统技术的能力有限。因此，尽管CAN灵活数据速率(FD)收发器额定值为5Mbps，但在实际车辆网络中必须以低于2Mbps的速率使用。CAN信号增强能力 (SIC)的引入可能改变这种状况，信号改善功能(SIC)使CAN-FD收发器能够以5Mbps及更高的速度用于复杂的星形网络，而无需进行大规模的重新设计。　　经典CAN和CAN-FD的局限性　　第一代CAN协议ISO 11898-2(又称经典 CAN)于1993年左右发布。该协议只允许进行8字节的有效载荷数据传输，最大指定数据速率为1Mbps。经典CAN网络性价比高、稳定可靠、具有可扩展和易于部署等优点，能够支持整车的复杂拓扑。但是，汽车的新功能不断增加，数据交换需求提高，CAN网络系统必须突破自身的限制。与经典CAN相比，CAN FD技术可提供更高的带宽，它将有效载荷长度增加到64字节，同时将数据阶段的传输速率从1Mbps提升至5Mbps。　　虽然CAN FD网络具有诸多优点，但由于信号反射产生的“信号振铃”问题，使得信号完整性受限，在很多网络中只能达到2Mbps的传输速率，而且仅限于使用高度线性的拓扑。这意味着线束必须避免长线缆分支，从而使得汽车上的走线变得更加复杂，进而导致了汽车成本的上升和重量的增加。　　当前汽车工业快速发展，面对汽车上急剧增加的节点数量，设计人员意识到CAN FD收发器无法满足当前多节点复杂组网的情况，因为复杂星形网络导致的总线振铃影响了正确的信号通信，图1是星形拓扑示例。　　图1、在星形网络中连接的CAN节点　　在具有多个节点的复杂星形拓扑中，CAN芯片总线信号在翻转时阻抗会发生显著变化，导致总线上传输的信号出现阻抗不匹配，进而引起信号反射。这些反射的信号叠加会导致CAN总线振荡，使得接收端出现误翻转，从而导致出现错误帧。尽管这些这种信号振铃的情况并不仅仅在CAN FD速率下存在，但是当以标准CAN低速率运行时，位持续时间长，采样点相对靠后，因此可以采到正确的位(如图2所示)，从而可以正常通信。　　图2、高速CAN速度下的CAN总线振铃和RXD干扰　　对于5Mbps CAN FD 200ns的位持续时间过短，以致复杂星形拓扑中的振铃无法通过调整采样点去规避，从而没法保证可靠的数据通信。这就使系统设计人员无法在这种复杂组网条件下使用CAN FD进行通信，只能降速处理。随着现代车辆对更多的节点数据交换和更快的吞吐量需求，CAN SIC为下一代车载通信总线技术铺平了道路，该技术保证更快的通信速率并提供了更大的网络灵活性和可扩展性。　　CAN FD SIC　　在国际标准ISO11898-2:2024中的定义　　信号改善是CAN FD收发器的基础上增加的一项额外功能，它通过最大限度地减少信号振铃来提高复杂星形拓扑中可实现的更大数据速率。CAN SIC收发器需要满足国际标准化组织 (ISO) 11898-2:2024高速CAN物理层标准和CAN-in-Automation (CiA) 601-4信号改善规格的要求。　　下图是常规CAN FD收发器，在总线产生振铃时，其总线差模信号会反复在显性电平和隐性电平阈值之间振荡，导致RXD产生误翻转，从而使接收数据受到干扰。根据ISO 11898-2:2024规范要求，具有SIC功能的CAN收发器可有效抑制总线信号振铃，从而产生正确的RXD信号，如下图所示。　　(左)无SIC功能的CAN总线和RXD波形　　(右)有SIC功能的CAN总线和RXD波形　　今年3月份ISO更新了最新的ISO 11898-2:2024标准，增加了对CAN SIC部分的参数要求，就电气参数而言，符合ISO 11898-2:2024的CAN SIC收发器与常规CAN FD收发器相比，前者具有更严格的位时间对称性和环路延时要求，如表1所示。发送和接收路径延时的分离可以帮助系统设计人员清楚地计算存在其他信号链组件时的网络传播延时。　　表1、 ISO 11898-2:2016和ISO 11898-2:2024 SIC和时间参数定义对比　　目前思瑞浦最新推出的TPT1462xQ已通过德国IHR实验室提供的符合ISO 11898-2:2024的CAN收发器一致性(IOPT)报告，成为国内首款支持并通过ISO 11898-2:2024认证的CAN SIC收发器。通过该测试意味着TPT1462xQ已经完全符合最新的国际标准ISO 11898-2:2024，并可以在复杂组网的各种条件下与其他符合国际标准并通过认证的产品稳定通信。
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