什么是電壓跟蹤器？
發(fā)布日期:2022-01-13
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“電壓跟蹤器因?yàn)檩敵鲭妷焊S ADJ 端子輸入電壓，所以擁有 ADJ 端子輸入電壓和輸出電壓之間的差異（偏移電壓）能變得非常小的特點(diǎn)。”
1.什么是電壓跟蹤器？
電壓跟蹤器是一種向 VOUT 引腳輸出電壓的 IC，該電壓等同于輸入到 ADJ 引腳的電壓 (VADJ)。
它被稱為電壓跟蹤器，是因?yàn)樗?ADJ 引腳的電壓輸入。這種 IC 主要用作分離式傳感器的電源。*與電源電壓成正比
2.需要電壓跟蹤器的情況
需要高精度感測的場合
近年來開發(fā)的汽車包含各種各樣的傳感器，因?yàn)楦呔葌鞲袑τ谙冗M(jìn)的汽車控制系統(tǒng)來說是必要的。
如想安全地為安裝在遠(yuǎn)離 ECU（電子控制單元）的分離式傳感器供電并準(zhǔn)確讀取信號(hào)時(shí)，電壓跟蹤器是最好的選擇，原因在于其卓越的電壓跟蹤精度。這一點(diǎn)將會(huì)在「3. 電壓跟蹤器特性」進(jìn)一步講解。
當(dāng) MCU 需要防止電源短路/接地故障的場合
當(dāng)一個(gè) MCU（微控制器單元）和一個(gè)傳感器共享同一個(gè) ECU 基板時(shí)，它們可輕易由一個(gè)電源提供電源電壓。
然而，多數(shù)車載傳感器是安裝在與 MCU 分開基板上的分離式傳感器。如果在這種布置中的分離式傳感器和 MCU 共享同一電源，連接兩塊板的線束中則會(huì)出現(xiàn)不必要的電源短路和接地短路故障，導(dǎo)致MCU損壞的可能性發(fā)生（參見圖 2）。
圖2 分離式傳感器和 MCU 共享電源（LDO）
電壓跟蹤器可將分離式傳感器的電源與 ECU 的電源分開，還配備了保護(hù)功能，以保護(hù) MCU 免受由電源短路和接地短路故障導(dǎo)致的不必要損壞（參見圖 3）。
3.電壓跟蹤器特性
(1) 優(yōu)越的電壓跟蹤精度
電壓跟蹤器因?yàn)檩敵鲭妷焊S ADJ 端子輸入電壓，所以擁有 ADJ 端子輸入電壓和輸出電壓之間的差異（偏移電壓）能變得非常小的特點(diǎn)。
以下示例描述了使用 LDO（Low Drop Out）穩(wěn)壓器為分離式傳感器供電時(shí)，與使用電壓跟蹤器相比，對分離式傳感器（Ratiometric Linear Hall IC）讀數(shù)精度的影響。
表1 框圖中的元件和引腳說明
使用 LDO 作為分離式傳感器的電源的場合
圖 4 顯示了將 LDO 用作分離式傳感器的電源的場合。即使選擇具有相同輸出電壓的「LDO1」和「LDO2」，制造差異以及每個(gè)產(chǎn)品所面臨的溫度和電流變化也會(huì)導(dǎo)致不同的數(shù)值。
假設(shè)只有分離式傳感器的電源電壓(「LDO2」 輸出電壓)因溫度變化而從 5.0V 下降到 4.9V。當(dāng)電源電壓為5.0V時(shí)，分離式傳感器的輸出信號(hào)在0mT時(shí)為2.50V，但因輸出與電源電壓成比例而下降至2.45V。因此，從 「LDO1」 接收相同的 5.0V 參考電壓的 ADC 在讀取分離式傳感器信號(hào)時(shí)出現(xiàn)讀取錯(cuò)誤?！窵DO1」 的輸出電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)相同的結(jié)果。
圖4 使用 LDO的場合
使用電壓跟蹤器作為分離式傳感器的電源
然而，如圖 5 所示，使用電壓跟蹤器作為分離式傳感器的電源解決了這些問題。
即使 LDO 的輸出電壓因溫度變化而從 5.0V 下降到 4.9V，電壓跟蹤器的輸出電壓也會(huì)跟隨 ADJ 端輸入電壓（VADJ），因此分離式傳感器的讀數(shù)精度不會(huì)降低。
圖 5 使用電壓跟蹤器的場合
(2) 內(nèi)置多種保護(hù)功能
電壓跟蹤器具有各種內(nèi)置保護(hù)功能。
車載用分離式傳感器普遍通過線束與 ECU 交換信號(hào)。如果線束由于意外故障而與電源線短路（=對電源短路），或發(fā)生與地（GND）、短路（=接地故障）的場合，可能會(huì)導(dǎo)致連接目的地的 ECU 運(yùn)行異常。
內(nèi)置于電壓跟蹤器的回流電流防止功能是在對電源短路故障期間防止電流從電壓跟蹤器的輸出端子流入 ECU（參見圖 6）。
圖6 天時(shí)逆流防止功能
此外，電壓跟蹤器內(nèi)置的過流保護(hù)電路和熱關(guān)斷電路功能是保護(hù)電壓跟蹤器免受電壓跟蹤器輸出端在接地故障期間產(chǎn)生的過電流和自熱影響（參見圖7）。
電壓跟蹤器可以通過這些不同的保護(hù)功能來保護(hù) ECU 和 MCU 免受電源短路故障和接地故障的影響。
圖7 接地故障時(shí)的過流保護(hù)電路/熱關(guān)斷電路
「S-19720 系列」內(nèi)置了過流保護(hù)電路、熱關(guān)斷電路和防止設(shè)備因電源短路和接地故障而損壞的回流電流防止功能。此外，電壓跟蹤器的輸入電壓和輸出電壓之間的差異（偏移電壓）為± 5 mV，實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最小的偏移電壓。這提高了分離式傳感器的讀取精度，并有助于確保車輛的安全。
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