MAX1455诊断削波升压电路

MAX1455高性能低成本信号调理器具有输出削波功能，是汽车应用中非常重要的诊断工具。此功能可以检测传感器模块的各种故障模式，包括故障传感器。当在削波期间向OUT引脚施加阻性负载时，削波电压被拉离标称设定点。提出了一种防止输出负载改变削波电压值的解决方案。这是通过使用片内非专用运算放大器作为缓冲器来实现的。PGA和削波电路输出从削波低电平到削波高电平的整个电压范围，运算放大器驱动阻性负载。本文档还介绍了一种自定义预编程削波限制的方法。

MAX1455具有独特的特性：输出信号上的可编程模拟削波电平。此功能可以检测线束和连接器中的开路和短路。它还可以检测故障传感器。

输出削波功能（Clip-Top 和 Clip-Bot）设置可编程增益放大器 （PGA） 的输出电压上限和下限。削波功能在图1455的MAX1框图中突出显示。

图1.框图显示了PGA输出端的诊断功能剪辑顶部和剪辑机器人。

典型的应用图如图2所示。传感器组件包含一个压力或力传感器和MAX1455信号调理IC。线束将传感器组件连接到主电子控制单元 （ECU）。ECU为传感器提供电源电压（典型值为5V），并从传感器接收模拟电压信号。这三根线束线通常与其他线束捆绑在一起，并可能穿过传感器和ECU之间的多个连接器系统。希望检测电线或连接器中的开路，以便ECU可以采取适当的措施。此操作可能包括关闭子系统、忽略可疑线上的所有测量值或激活警告灯以指示故障情况。

图2.典型的传感器接线配置。

在ECU的Vout线上使用上拉或下拉电阻已成为一种常见的做法，当Vout线开路时，它将线路拉到定义的状态，如图2所示。R 的值濮或 R帕金森已使用2.2KΩ至10KΩ。当Vout线路开路时，电阻将线路拉至电源轨，并保持稳定在该值。通常，这会与空载或满量程负载条件混淆。通过将传感器的正常工作输出限制在略微远离电源轨电压的值，电源轨电压被定义为异常或故障条件（即Vout线路中的开路）。

当 R 值较低时濮或 R帕金森使用，并且需要精确控制削波电压值，有时需要缓冲削波电压，以防止负载将Vout信号拉离编程的削波设置。

MAX1455可能的削波电压设置如表1所示。

剪辑[1：0]	输出削波高电平 （V）	输出剪辑低 （V）
00	4.90	0.10
01	4.85	0.15
10	4.80	0.20
11	4.75	0.25

MAX1455中用于产生削波电平的架构导致输出阻抗在从有源区域（无削波，有效输出）转换到削波区域（OUT饱和，削波高电平或削波低电平）时发生变化。有源区阻抗变化为2Ω

防止输出负载改变削波电压值的解决方案使用未专用运算放大器作为缓冲器，如图3所示。PGA和削波电路输出从削波低电平到削波高电平的整个电压范围，运算放大器驱动电阻负载。运算放大器能够将负载驱动至任一供电轨，但受限于输入信号削波电平。

图3.利用非专用运算放大器作为输出驱动器/缓冲器。

甚至可以利用削波期间输出的阻抗来产生新的削波电压电平，这些电平对输出负载效应也不敏感。例如，VCLIP-HIGH = 4.70V的目标规格可以通过进行微小的电路更改来满足，如图4所示。原理变化是在MAX1455输出线路上增加一个电阻RADJ，有意将削波电压从设定值拉到一个新的期望值。辅助运算放大器再次用作主输出信号驱动器，用作单位增益缓冲器。

图4.故意将削波电压从设定值拉到新的所需值，并用R返回新的所需值调整后.

使用的剪辑设置点为 CLIP[1：0] = 11，对应于剪辑高。削波低电平 = 4.75/2.50V。由于内部固定电路配置，削波高设定点电压具有E0mV的固有失调。当输出处于有源区域（0.250V < VOUT < 4.750V）时，电阻RADJ对OUT信号没有影响，因为ROUT<2Ω。但是，由于RADJ的负载，削波高压会降低，并产生4.70V的实际输出削波电平。

VCLIP-HIGH (actual) = 4.75V E21mV E130Ω x (4.75V-0.21V)/(130Ω+18kΩ) = 4.70V

其他削波电压值可以用类似的方式获得。

审核编辑：郭婷