汽車電源又叫電源逆變�,是一種能�?qū)C12V直流電轉(zhuǎn)換為和市電相同的AC220V交流�,供一般電器使用,是一種方便的電源�(zhuǎn)換器,由于常用于汽車而得�。汽車電源一般使用汽車電瓶或��(diǎn)煙器供電,先將這樣的低壓直流電�(zhuǎn)換為265V左右的直流電;然后是真正的轉(zhuǎn)變階�,它將高壓的直流電轉(zhuǎn)�?yōu)?20V�50Hz的交流電。有了汽車電�,您就可以把家里所有的小家電搬到車上使用,如手�(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相�(jī)、車用冰箱�攝像�(jī)、DVD�,從而使人在�?yán)镉幸环N置身家中的感覺。自它面世以�,那些在�?yán)锸褂秒娖鞯闹T多局限將不復(fù)存在,可以使人真正享受“與家同�,與世界相通”的感覺�
汽車電源不僅適用于車載系�(tǒng),只要有DC12V直流電源的場(chǎng)�,都可使用電源逆變器,將DC12V�(zhuǎn)換為AC220V交流�,給人們的生活帶來(lái)方便。汽車電源充分考慮到外部的使用�(huán)境,�(dāng)�(fā)生過(guò)載或短路�(xiàn)象時(shí)將自�(dòng)保護(hù)�(guān)�(jī)。汽車電源的輸出電壓通過(guò)本身的反饋確�(rèn)可以使電壓穩(wěn)�,空載與額定的電壓值變化小�10V。需要說(shuō)明的�,汽車電源的目的是輸出和市電相同的電壓,滿足用電器的需�,但�(shí)際上汽車電源輸出的是模擬正弦�,而市電是真正的正弦波,兩者略有不同,一般不影響使用,這是汽車電源的工作原理決定的�
1、輸入電壓VIN范圍�12V電池電壓的瞬變范圍決定了電源�(zhuǎn)換IC的輸入電壓范��
典型的汽車電池電壓范圍為9V�16V,發(fā)�(dòng)�(jī)�(guān)閉時(shí),汽車電池的�(biāo)稱電壓為12V;�(fā)�(dòng)�(jī)工作�(shí),電池電壓在14�4V左右。但是,不同條件�,瞬�(tài)電壓也可能達(dá)到�100V。ISO7637-1行業(yè)�(biāo)�(zhǔn)定義了汽車電池的電壓波動(dòng)范圍。圖1和圖2所示波形即為ISO7637�(biāo)�(zhǔn)給出的部分波形,圖中顯示了高壓汽車電源轉(zhuǎn)換器需要滿足的臨界條件�
除了ISO7637-1,還有一些針�(duì)�?xì)獍l(fā)�(dòng)�(jī)定義的電池工作范圍和�(huán)境。大多數(shù)新的�(guī)范是由不同的OEM廠商提出�,不一定遵循行�(yè)�(biāo)�(zhǔn)。但�,任何新�(biāo)�(zhǔn)都要求系�(tǒng)具有�(guò)壓和欠壓保護(hù)�
2、散熱考慮:散熱需要根�(jù)DC-DC�(zhuǎn)換器的效率�(jìn)行設(shè)�(jì)�
空氣流通較差甚至沒(méi)有空氣流通的�(yīng)用場(chǎng)�,如果環(huán)境溫度較�(>30°C),外殼存在熱�(>1W),設(shè)備會(huì)迅速發(fā)�(>85°C)。例如,大多�(shù)音頻放大器需要安裝散熱片,并需要提供良好的空氣流通條件以耗散熱量。另�,PCB材料和一定的覆銅區(qū)域有助于提高熱傳�(dǎo)效率,從而達(dá)到的散熱條件。如果不使用散熱�,封裝上的裸焊盤的散熱能力不超過(guò)2W�3W(85°C),隨著環(huán)境溫度升�,散熱能力會(huì)明顯降低�
將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如�3�3V)輸出�(shí),線性穩(wěn)壓器將損�75%的輸入功�,效率極低。為了提�1W的輸出功�,將�(huì)�3W的功率作為熱量消耗掉。受�(huán)境溫度和管殼/�(jié)熱阻的限�,將�(huì)明顯降低1W輸出功率。對(duì)于大多數(shù)高壓DC-DC�(zhuǎn)換器,輸出電流在150mA�200mA范圍�(shí),LDO能夠提供較高的性價(jià)��
將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如�3�3V),功率達(dá)�3W�(shí),需要選擇高端開�(guān)型轉(zhuǎn)換器,這種�(zhuǎn)換器可以提供30W以上的輸出功�。這也正是汽車電源制造商通常選用開關(guān)電源方案,而排斥基于LDO的傳�(tǒng)架構(gòu)的原��
大功率設(shè)�(jì)(>20W)�(duì)于熱管理要求比較�(yán)�,需要采用同步整流架�(gòu)。為了獲得高于單�(gè)封裝的散熱能力,避免封裝“發(fā)熱�,可以考慮使用外部MOSFET�(qū)�(dòng)��
3、靜�(tài)工作電流(IQ)及關(guān)斷電�(ISD)�
隨著汽車中電子控制單�(ECU)�(shù)量的快速增�(zhǎng),汽車電池輸出的總電流也不斷增長(zhǎng)。即使當(dāng)�(fā)�(dòng)�(jī)�(guān)閉并且電池電量耗盡�(shí),有些ECU單元仍然保持工作。為了保證靜�(tài)工作電流IQ在可控范圍內(nèi),大多數(shù)OEM廠商開始�(duì)每�(gè)ECU的IQ加以限制。例如歐盟提出的要求是:100?A/ECU。絕大多�(shù)歐盟汽車�(biāo)�(zhǔn)�(guī)定ECU的IQ典型值低�100?A。始終保持工作狀�(tài)的器件,例如:CAN收發(fā)�、實(shí)�(shí)�(shí)鐘和微控制器的電流損耗是ECUIQ的主要考慮因素,電源設(shè)�(jì)需要考慮最小IQ�(yù)��
4、成本控制:OEM廠商�(duì)于成本和�(guī)格的折中是影響電源材料清單的重要因素�
�(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)�,成本是�(shè)�(jì)中需要考慮的重要因�。PCB類型、散熱能�、允許選擇的封裝及其它設(shè)�(jì)約束條件�(shí)際受限于特定�(xiàng)目的�(yù)�。例如,使用4層板FR4和單層板CM3,PCB的散熱能力就�(huì)有很大差��
�(xiàng)目預(yù)算還�(huì)�(dǎo)致另一制約條件,用戶能夠接受更高成本的ECU,但不會(huì)花費(fèi)�(shí)間和金錢用于改造傳�(tǒng)的電源設(shè)�(jì)。對(duì)于一些成本很高的新的開發(fā)平臺(tái),設(shè)�(jì)人員只是�(jiǎn)單地�(duì)未經(jīng)�(yōu)化的傳統(tǒng)電源�(shè)�(jì)�(jìn)行一些簡(jiǎn)單修��
5、位�/布局:在電源�(shè)�(jì)中PCB和元件布局�(huì)限制電源的整體性能�
�(jié)�(gòu)�(shè)�(jì)、電路板布局、噪聲靈敏度、多層板的互連問(wèn)題以及其它布板限制都�(huì)制約高芯片集成電源的�(shè)�(jì)。而利用負(fù)載點(diǎn)電源�(chǎn)生所有必要的電源也會(huì)�(dǎo)致高成本,將眾多元件集于單一芯片并不理想。電源設(shè)�(jì)人員需要根�(jù)具體的項(xiàng)目需求平衡整體的系統(tǒng)性能、機(jī)械限制和成本�
6、電磁輻射:
隨時(shí)間變化的電場(chǎng)�(huì)�(chǎn)生電磁輻�,輻射強(qiáng)度取決于�(chǎng)的頻率和幅度,一�(gè)工作電路所�(chǎn)生的電磁干擾�(huì)直接影響另一電路。例如,�(wú)線電頻道的干擾可能導(dǎo)致安全氣囊的誤動(dòng)�,為了避免這些�(fù)面影�,OEM廠商針對(duì)ECU單元制定了電磁輻射限��
為保持電磁輻�(EMI)在受控范圍內(nèi),DC-DC�(zhuǎn)換器的類�、拓?fù)浣Y(jié)�(gòu)、外圍元件選�、電路板布局及屏蔽都非常重要。經(jīng)�(guò)多年的積�,電源IC�(shè)�(jì)者研究出了各種限制EMI的技�(shù)。外部時(shí)鐘同�、高于AM�(diào)制頻段的工作頻率、內(nèi)置MOSFET、軟開關(guān)技�(shù)、擴(kuò)頻技�(shù)等都是近年推出的EMI抑制方案�