学习了解一下BMS对板外供电用的电压跟踪型（voltage-tracking）LDO

shuizhonghua

这次学习了解一下一种适合于BMS板外传感器供电用的电压跟踪型（voltage-tracking）LDO，如下图中绿色方框中的TLE4251（来自于英飞凌官网）。


相信大家对LDO（Low dropout regulators）都比较熟悉了，它中文叫低压差线性稳压器，在BMS上面基本都会用到它作为供电电源；其典型的内部结构如下图所示，内部主要包括了四个部分：电压采样模块、基准源、误差放大模块、调整元件。


LDO属于典型的负反馈控制系统，系统通过比较内部的基准源与外部输出电压之间的偏差，来控制调整元件的阻抗大小，以达到稳压的目的，所以调整元件相当于一个可变电阻。


典型的输出计算公式如下图：


接下来再看一下BMS主控板的一般电源架构，如下图所示，主电源芯片一般选择SBC，之前也写过SBC的文章（链接：浅析BMS上电源芯片SBC应用），它内部集成了很多路电源模块用来给板上的负载供电，例如MCU、CAN、基准源等。


上面是BMS的板上供电，除此之外，还可能存在一些板外的负载，同样也需要BMS主控板供电，最典型的板外负载就是继电器线圈了，例如下图中MOSEL 3控制板上面的继电器对外供电电路（①②③），虽然这个电源是来自于低压12V电池，板上未进行功率转换，但上面做了很多保护功能，例如防反、过流检测等。


除了继电器之外，板外还有一些传感器需要供电，例如霍尔电流传感器、压力传感器、NTC或者一些高压采样板，其供电可能需要更低的电压，例如5V\3.3V等，这种场景下，目前就有一种比较合适的方案推荐：即电压跟踪型（voltage-tracking）LDO，其一般应用的电路结构如下图所示。


拿具体TI的TPS7B4253举例，其内部功能框图如下所示：它与传统的LDO最大的不同点是其内部的参考电源输入端通过ADJ引脚连接到了芯片外部，其内部没有参考源，再将反馈FB引脚与输出OUT引脚短接的话，此时输出电压就保持与ADJ处的电压一致；我们外部可以将ADJ接至任何想要的电平处或高精度的参考源处，而且TPS7B4253输出电压与ADJ处的电压偏差很小，只有±4mV，所以可以实现很高精度的电压输出，可以提高传感器模拟信号的采样精度。


同时，TPS7B4253内部还集成了很多保护电路，用来专门针对板外供电的场景，例如防反接（内部使用背靠背的PMOS实现）、短路过流保护、感性负载钳位等等，具体可以查看规格书。对于板外负载来讲，其与板上负载最大的不同点是使用线束连接，线束就会存在一些失效模式，例如短路到地、短路到电池、短路到其他电位，开路等等，所以电压源一定要做相关的防护，否则可能会造成控制板的功能失效。


参考资料如下：

《AutomotiveOff-Board Sensor Power Considerations》---TI

《Fundamentalsof designing with LDOs in automotive battery direct connect applications》---TI
总结：电压跟踪型LDO，总结起来有两大优点：一是输出电压可以跟随ADC的参考电压，实现高精度供电，并减小采样误差；二是内部集成各种保护电路，防止外部的故障而导致控制板功能异常；以上所有，仅供参考。

mengmianren

针对您所提到的电压跟踪型LDO（TLE4251）在BMS板外供电的应用，以下是我的专业回复：

了解并学习电压跟踪型LDO对于BMS的板外供电系统至关重要。此类LDO，如英飞凌的TLE4251，因其高效的电压跟踪特性，广泛应用于BMS的传感器供电。其内部主要包括电压采样模块、基准源、误差放大模块及调整元件。这是一种负反馈控制系统，通过比较内部基准源与外部电源电压，进行电压调整，确保输出稳定且精确的电压，为传感器提供稳定的供电。其优势在于低压差、低噪声、快速响应及良好的负载调整率，特别适用于对电源稳定性要求较高的场合。

希望以上内容对您有所帮助。如有更多问题，欢迎继续交流。

开垦者

针对您所提到的电压跟踪型LDO（TLE4251）在BMS板外供电的应用，以下是我的专业回复：

了解并学习电压跟踪型LDO对于BMS系统至关重要。该类LDO，如英飞凌的TLE4251，在板外传感器供电中表现优秀。LDO作为低压差线性稳压器，在BMS中广泛应用。其内部结构包括电压采样模块、基准源、误差放大模块及调整元件。其工作原理基于负反馈控制系统，通过比较内部基准源与输出电压，调整输出电流以保证输出电压稳定。电压跟踪型LDO能根据外部电源电压变化调整自身输出电压，保证供电稳定性。其高效能、小体积和低噪声特点使其成为BMS理想选择。在使用过程中，应确保其在适当的工作环境和条件下运行，以发挥其最佳性能。

希望这个回复满足您的要求。