设计低静态电流 (Iq) 汽车电池反向保护系统的 3 种方法

车辆中电子电路数量不断增加，使得需要消耗的电池电量也随之大幅增长。为了支持遥控免钥进入和安全等功能，即使在汽车停车或熄火时，电池也要持续供电。

由于所有车辆都使用有限的电池供电，因此必须找到一种方法，一方面能增加更多功能(尤其是在设计汽车前端电源系统时)，同时又不会显著增加耗电量。是否需要符合严格的电磁兼容性 (EMC) 标准(例如，国际标准化组织的 ISO7637 和德国汽车制造商制定的LV 124标准)，直接影响前端电池反向保护系统的整体设计。一些原始设备制造商将车辆处于停车状态时的总电流消耗规定为：在 12V 电池供电系统中每个电子控制单元 (ECU) 低于100µA，在 24V 电池供电系统中低于500µA。

在本文中，我将介绍设计低静态电流 (IQ) 汽车电池反向保护系统的三种方法。

使用 T15 作为点火或唤醒信号

设计低 IQ 电池反向保护系统的第一种方法是使用T15 作为点火或唤醒信号。T15 是一个接线端子，当车辆点火开关关闭时，它会与电池断开连接。使用 T15 作为外部唤醒信号是一种在睡眠或活动模式下运行 ECU 的传统方法。图 1 为一个示例。

图 1：使用 T15 作为唤醒信号的汽车 ECU 中的电池反向保护

当点火开关打开时，T15 会连接到电池电压 (VBATT) 电位，从而使理想二极管的使能引脚处于逻辑高电平。处于有源模式下的理想二极管控制器，在启用电荷泵、控制和场效应晶体管 (FET) 驱动器电路的同时，主动控制外部 FET 以实现理想二极管运行。当车辆停车时，T15 降至 0V，理想二极管控制器利用关断状态做出响应，这会导致电荷泵和控制块关闭，从而使 IQ 消耗低于3µA。在这种工作模式下，外部 FET 关闭，FET 的体二极管形成正向传导路径，为负载供电。该方案需要额外向 ECU 接线。

使用系统的 MCU 和 CAN 唤醒信号

第二种方法是使用系统的微控制器 (MCU) 和控制器局域网 (CAN) 唤醒。在很多情况下，系统的通信通道使低 IQ 关断模式成为可能。图 2 为使用这种方法的示例系统设计。

图 2：使用 MCU 和 CAN 唤醒信号实现使能控制的低 IQ 电池反向保护