TI- 設計更智能的天窗

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 TI: 設計更智能的天窗 得益于未來車輛的新技術(shù)，天窗和汽車車窗貼膜現(xiàn)已成為汽車的可編程功能。在開關(guān)的轉(zhuǎn)動處，您現(xiàn)在可阻擋通過汽車天窗的光線或在夜間駕駛時欣賞飄渺的星空。 一家名為Research Frontiers的制造商使用SPD-SmartGlass技術(shù)創(chuàng)造了電子玻璃貼膜。該技術(shù)通過在玻璃、塑料、丙烯酸或化學強化玻璃膜中調(diào)準納米顆粒。這種玻璃可阻擋熱量、陽光、紫外線和噪音。SPD-SmartGlass通過改變施加在玻璃上的電壓幅度，可即時、地控制進入車輛的光線水平。 為驅(qū)動這種動態(tài)玻璃，需要高壓AC信號快速定向阻光納米顆粒。 智能天窗設計為車內(nèi)乘客提供了大

2、量優(yōu)勢。在貼膜狀態(tài)下，它可減少熱量傳遞并防止眩光，在貼膜和透明狀態(tài)下，它可減少紫外線和紅外線?？刂瀑N膜著色水平允許用戶針對身邊的環(huán)境調(diào)整這些條件。 產(chǎn)生必要的高壓AC信號以控制汽車中的貼膜著色水平具有挑戰(zhàn)性，因為汽車沒有易獲得的AC電壓源。相反，需要使用將汽車電池的DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓的功率逆變器電路來產(chǎn)生AC電壓信號。 *儀器的汽車SPD-SmartGlass驅(qū)動器參考設計 展示了一種將DC轉(zhuǎn)換為AC電源的方法。該設計中的兩個組件是： 升壓轉(zhuǎn)換器，用于將低壓汽車電池DC轉(zhuǎn)換為高壓DC。 全橋驅(qū)動器，用于將DC信號轉(zhuǎn)換為AC信號。 自此，方波、正弦波或其他周期波形可為玻璃提供功率。 車身控制

3、模塊（BCM） 智能玻璃 電池反接保護 CAN/LIN ESD CAN/LIN收發(fā)器 DC/DC轉(zhuǎn)換器 半橋驅(qū)動器 半橋驅(qū)動器 DC/DC轉(zhuǎn)換器 電源 通信接口 MCU 高壓升壓 柵極驅(qū)動器 輔助電源 VBAT 圖1所示為參考設計的框圖，而圖2所示為如何在這些中間步驟中控制電壓以產(chǎn)生正弦波。 汽車電池 升壓級 半橋級 LC濾波器級 正弦波 具有可變占空比的PWM 控制智能天窗著色水平 玻璃貼膜著色水平與驅(qū)動波形的幅度直接相關(guān)。如圖3所示，以正弦速率不斷改變占空比會產(chǎn)生正弦波。濾波后，這會產(chǎn)生純正弦波輸出?？蛇M一步調(diào)整脈沖寬度調(diào)制（PWM）占空比，以控制該正弦波的幅度。 另一個幅度控制選項是調(diào)整

4、提供應全橋的電壓。驅(qū)動橋本身的正弦波PWM永遠無需調(diào)整，且縮放提供電橋的電壓將導致正弦振幅的必要變化。這是參考設計中使用的方法。 為了驅(qū)動FET并終驅(qū)動SmartGlass，兩個半橋柵極驅(qū)動器 (UCC27712-Q1) 為全橋配置。由于其互鎖和死區(qū)時間功能，UCC27712-Q1用于此應用，以確保高側(cè)和低側(cè)FET不會同時導通。 控制高壓DC/DC壓的反應管腳管理全橋的電源。通過使用連接到LM5155-Q1升壓轉(zhuǎn)換器的FB管腳的入電阻，直流電壓（由圖3中的節(jié)點VDAC表示）可控制LM5155-Q1輸出電壓，從而增加或降低升壓電壓。 圖 3：用于電壓輸出操作的入電阻 VDAC電壓通過使用電阻-電

5、容（RC）濾波器和緩沖器對來自微控制器的PWM信號開展濾波而產(chǎn)生，從而創(chuàng)立PWM數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。圖4說明了不同的PWM占空比和RC緩沖電路如何產(chǎn)生不同的DC電壓電平，以用于熔絲盒入電路。 輸入PWM 低通濾波器 輸出電壓 圖4：PWM DAC信號鏈 產(chǎn)生高壓直流信號 參考設計的另一個獨特功能是連接到升壓轉(zhuǎn)換器的電荷泵電壓三倍器，如圖5所示。電荷泵使升壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出增加三倍，以便能夠生成200V電源，而無需大型且昂貴的變壓器基電源電路。 Vlockout= 6.89 這將占HV（21V-47V）的三分之一 高壓 HV值：200V 100mA 可在Vcc至200V范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 圖 5：電荷

6、泵電壓三倍器 這種產(chǎn)生200V電壓的方法的一個優(yōu)點是圖5中的開關(guān)金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）Q2只需對底部輸出電容C16上的電壓開展額定。這使您可在設計中使用成本更低、額定電壓更低的組件，而非大于200 V的元件。 隨著MOSFET的功率和電壓額定值增加，柵極和漏極電容也會增加。當試圖以2 MHz的頻率控制MOSFET時，這些電容會導致壓擺率和上升時間問題，因此較低的電壓要求可更容易找到具有適當輸入和輸出電容的MOSFET。 電荷泵還減少了開關(guān)節(jié)點上的應力。為從約10 V升至約200 V，開關(guān)節(jié)點需要極高的占空比，從而留下極小的關(guān)斷時間，并給升壓轉(zhuǎn)換器帶來很大應力。由于電荷泵將轉(zhuǎn)換器的電壓降低三分之一（以三倍于輸出電