英飞凌高边开关在汽车应用中的关键考虑与挑战

"该文档是Infineon(英飞凌)关于高边开关的应用笔记，主要介绍了高边开关的工作原理及其在实际应用中需要注意的各种事项。文中深入探讨了为何选择高边开关的原因，如短路危害、系统成本、电偶腐蚀等问题，并详细阐述了不同类型的电源、汽车环境下的特殊考虑、负载和应用的多样性，以及可能出现的现场故障和如何解决。此外，还讨论了功率级的相关技术，包括功率元件、电压限制、电荷泵、斜率控制机制等。" 高边开关是一种常用于控制电路通断的半导体器件，它位于电源正极和负载之间，能够控制负载是否接通电源。在本应用笔记中，作者首先解释了使用高边开关的原因，包括避免短路危害，优化系统成本，防止电偶腐蚀，以及对比其他开关解决方案的优势。接着，详细介绍了不同类型的电源配置，如待机状态下电源的断开与保持，以及在汽车环境中的各种应用场景，如电池电压电源的变化、温度影响、接地线问题和使用寿命。 在汽车环境中，作者特别强调了电池电压的重要性，包括交流发电机稳压环路、纹波电流、启动-停止应用、低电池电压和高电池电压情况，以及反极性和电池失效的可能性。此外，还考虑了模块的温度影响，包括模块环境和内部温度，以及运行、待机和点火次数对使用寿命的影响。 在负载和应用部分，文档涵盖了不同类型的负载，如灯泡、LED和电机。对于灯泡，提到了法规要求、功率、冷启动电流、使用寿命和光强度。对于LED，区分了标准和高级模块以及LED灯串的特点。对于电机，关注的是感性负载、去磁能和续流二极管的应用。此外，还讨论了激活次数、接线问题，以及由于平台和车辆多样性带来的挑战。 在现场故障部分，作者列出了对地短路、对电池短路、开路负载和负载间短路等常见问题，并提供了相应的解决方案。在功率级部分，深入讲解了功率元件的选择、电压限制功能、电荷泵的作用，以及斜率控制机制，这些都关乎开关性能和效率。最后，通过功率损耗计算和脉宽调制输入时的开关性能分析，为设计者提供了优化高边开关应用的指导。