應(yīng)用示例 - 汽車麥克風(fēng)偏置及故障檢測(cè)

　　圖2顯示了采用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用設(shè)置的麥克風(fēng)穩(wěn)壓器的示例。圖中使用的器件是安森美半導(dǎo)體新推出的NCV47551，這器件具有可調(diào)節(jié)輸出電壓，能采用外部電阻分壓器在3.3 V與20 V之間設(shè)定輸出電壓。從穩(wěn)壓器電流感測(cè)輸出（CSO）引腳獲得的鏡電流——此電流與負(fù)載電流的比例為固定值（通常是1:1）——可以被監(jiān)測(cè)為固定電阻對(duì)地的電壓（VCSO），并且可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）來采樣。電阻值RCSO還設(shè)定限流閾值電平。通過監(jiān)測(cè)CSO電壓，電流鏡可以用于區(qū)分開路、對(duì)地短路及正常工作條件。

　　圖2：使用安森美半導(dǎo)體NCV47551的麥克風(fēng)穩(wěn)壓器應(yīng)用電路圖

　　Optional for noise：可選元件，用于降低噪聲

　　由于麥克風(fēng)負(fù)載電流通常如此之低，電流鏡比例需要設(shè)定為不會(huì)導(dǎo)致開路檢測(cè)問題的值。在開路事件中，CSO電流將降至其最低值。但它需要保持足夠高，以確保 ADC輸入電容在其采樣和維持時(shí)間常數(shù)范圍內(nèi)充電。盡管這ADC本身也是CSO引腳的一個(gè)負(fù)載，由于CSO引腳結(jié)合了限流及電流監(jiān)測(cè)功能，如果檢測(cè)電流電平閾值太低的話，此負(fù)載可能會(huì)影響限流值。因此，在鏡電流比例為1:1的情況下，就可以省去外部緩沖器了。

　　通過監(jiān)測(cè) VCSO值，可以使用ADC來檢測(cè)各種故障條件。在VOUT對(duì)地短路狀況中，負(fù)載阻抗下降至0，或者接近0，導(dǎo)致負(fù)載電流上升并觸發(fā)外部設(shè)定的電流極限，輸出電壓成正比反走。這導(dǎo)致VCSO瞬時(shí)上升至其上限。提供的第二重保護(hù)功能是使用設(shè)定為內(nèi)部固定值、環(huán)路響應(yīng)比預(yù)設(shè)電流極限更快的第二個(gè)默認(rèn)電流極限，確保啟動(dòng)時(shí)的限流。還有更進(jìn)一步的保護(hù)，即使用位置跟穩(wěn)壓器線性旁路元件相鄰的熱感測(cè)器件（TSD）檢測(cè)的限熱閾值，以確保不超過最大結(jié)溫。如果此閾值被超過，那么穩(wěn)壓器將自我關(guān)閉，直到恢復(fù)原來狀態(tài)。

　　如果出現(xiàn)負(fù)載開路狀況，負(fù)載電流將下降至0或極接近于0。相應(yīng)地，VCSO將下降至接近地電勢(shì)，同時(shí)ICSO確保不高于足以為大多數(shù)ADC的輸入電容充電的電平，從而符合采樣及維持要求。雖然使用VCSO輸入不可能直接識(shí)別出對(duì)電池短路狀況，但在VOUT對(duì)電池短路狀況下，無論是在供電或不供電狀態(tài)，器件都受到保護(hù)。如果有需要的話，可以增加外部電路來檢測(cè)對(duì)電池短路狀況。

　　另一項(xiàng)重要考慮因素就是抑制噪聲。高直流增益提供將穩(wěn)壓器輸出噪聲降至最低的電源抑制比（PSRR），還具備旁路用途，提供第二條高頻低阻抗通道，以分流高頻電流及進(jìn)一步降低輸出噪聲。為達(dá)此目的，使用了外部陶瓷旁路電容CNOISE。

　　NCV47551針對(duì)在汽車中使用而設(shè)計(jì)。它的啟用及輸入引腳能承受高達(dá)45 V峰值的ISO 16750-2負(fù)載突降脈沖，無需外部極性反向保護(hù)。此外，NCV47551還經(jīng)過專門設(shè)計(jì)以提供低噪聲電源，確保ADC在檢測(cè)麥克風(fēng)可能的故障狀況方面的兼容性。

　　結(jié)論

　　新一代的電流感測(cè)穩(wěn)壓器IC提供簡(jiǎn)單的集成方案，為汽車音響及信息娛樂系統(tǒng)應(yīng)用中的大多數(shù)類型外部麥克風(fēng)供電。它們能夠監(jiān)測(cè)負(fù)載狀態(tài)，因而能夠提供極有效的故障診斷。如果出現(xiàn)重要故障狀況，它們還提供保護(hù)。

　　作者：Kieran McDonald

　　安森美半導(dǎo)體資深現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及系統(tǒng)工程師