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车载用零漂移放大器S-19630AB,支持低油耗和舒适驾驶

零漂移放大器是一种运算放大器,可不断监视放大器自身的失调电压并将其调整为零。当正负输入引脚之间的压差为0伏时,其输出端将存在一个误差电压。失调电压是使输出电压为零的输入对应值。S-19630AB 具 50uV max. 的低失调电压,25nV /°C 的低失调电压温漂,并且能够在 125°C 的温度下工作,从而实现 250uA 的低电流消耗。图1是 S-19630AB 的外观和主要特点。

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图1 S-19630AB

表1 S-19630AB 的主要特点

工作电源电压范围

VDD = 4.0~36.0 V

输入失调电压

±10μV(典型值)±50μV max.

输入失调电压温漂

±25nV/℃(典型值)

±120nV/℃ max.(VDD=30.0V)

工作温度范围

Ta=-40℃~+125℃

● 运算放大器在汽车中的应用例子:变速器

简单来说,变速器是通过改变转数和旋转方向,将动力从发动机(engine)传递到车轮(wheel)的组件。如图2所示,由离合器(clutch)从发动机传递的转数的信息,通过变速器中的液压控制回路(hydraulic pressure control)来调节液压,切换齿轮,再传递到车轮。控制回路部件之一的电磁阀(solenoid valve)是用于切换液压回路的流量的。

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图2 变速器的作用

图3显示了电磁阀及其外围电路。當输入电磁线圈电流设定值后,在电路中进行控制以使与该值匹配。如以高精度检测电磁线圈电流,电磁阀中的液压控制也可以高精度地执行,并且自由地控制离合器和其他部件的机械性能。换句话说,它提供了理想的换档,帶來舒适和省油的驾驶。

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图3 电磁阀及其外围电路

顺便说一下,电磁线圈电流检测电阻两端的电压很小(几十毫伏电平),因此它需要一个高精度放大器。传统上,會使用具有相对较低失调电压的双极运算放大器。图4的左侧显示了双极性放大器与 S-19630AB 之间的失调电压比较,右侧是失调电压漂移比较,其中包括一个双极放大器,在运输过程中将失调电压存储并进行了校正。两图都能顯示出 S-19630AB 的性能,比现有的双极放大器提高了约100倍。

通过 S-19630AB,可以使以往因电源电压和温度的变化所产生的失调电压问题得到改善,并可以以更高的精度地控制汽车变速器。此外,亦不再需要使用双极放大器和存储器进行校准。因此,无需进行任何校正工作,可以减少组件数量,减省成本。

图4 S-19630AB 与双极放大器的性能比较

● 运算放大器在汽车中的其他应用例子

汽车中还有其他零件使用电磁阀。除了上述变速器之外,液压控制回路还用于许多汽车的部件中。如图5所示,进气阀和排气阀位于发动机中。进气阀让空气进入以点燃汽油,再由排气阀让空气排出。液压还可用于管理进气阀和排气阀开关时间控制系统。进排气阀的高确度处理更可改善燃油消耗,提升发动机的输出性能,并减少废气中的氮氧化物。

在电动四轮驱动系统中,它会根据驾驶员的操作或来自各种传感器的信息来切换驾驶模式。该信息传输也通过液压控制来执行。为了执行这些液压控制,来自压力传感器的信息是必不可少的。


图5 汽车是传感器和液压控制系统的融合

换句话说,汽车是传感器和液压控制系统的融合。

运算放大器,前置放大器和 AD 转换器一般会安装在液压控制回路上。 如果将车载放大器与这些传感器组合成一个套件,则可以将其作为新的解决方案(参见图6)。

图6 使用包含 S-19630AB 和传感器的新套件提供崭新的解决方案

另外,S-19630AB 工作电压高达 36.0V,比传统产品(S-19610AB / S-19611AB)的 5.5V 宽得多(见图7)。这是考虑到电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的规范。展望电动汽车的未来趋势并实现进一步提高耐压性,ABLIC 的运算放大器紧贴汽车的发展。

图7 S-19630AB 针对新市场的功能需求

图8总结了车载运算放大器的未来发展。通过进一步提高放大器自身的性能,我们将扩大在电动汽车等新市场中的份额,并通过将其制成带有传感器的套件,我们将一次又一次地替换传统汽车市场的液压控制回路,从而有助于提高精确度。

图8 S-19630AB 的未来计划

当然,这种方法也适用于通用消费类产品领域。

 

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