汽车应急启动电源设计的基本原则 随着汽车应急启动电源行业的不断进步,
产品更新换代速度的加快,我们每个设计师在设计汽车电源架构时都必须遵
循六项基本原则,让消费者的权益得到保障,使汽车应急启动电源行业健康
持续发展。 1、电压VIN范围:12V电源电压的瞬变范围决定了电源转换IC
的输入电压范围 最普遍的汽车应急电源电压范围为9V至16V,当发动机关闭
的时候,汽车电源的标准电压应为12V;当发动机使用时,电源电压应为14.4V。
但是,我们使用汽车电源时受环境、条件等因素影响,电压也许会达到±100V。
ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。除了ISO7637-1,还有一
些针对燃气发动机定义的电池工作环境和范围。不同的OEM厂商提出了不同的新
规范,厂商们不一定遵循行业标准。但是,任何新标准都应必须要求系统具有过
压保护和欠压保护。 2、散热考虑:我们应根据DC-DC转换器的最低效率进行散
热设计,在空气流不畅甚至没有空气流通的实际场合,假设场合内温度较高
(> 30°C),外壳接触热源(> 1W)时,设备会迅速的发热,温度逐渐的升高
(> 85°C)。例如,一般情况下音频放大器需要安装在散热片上,而且需要提供良
好的空气流通条件以散发热量。另外,PCB材料和一定的覆铜区域有助于提高热传
导效率,从而达到最佳的散热条件。如当散热片不使用,封装上的裸焊盘的散热
能力限制在2W至3W (85°C)。随着场合内温度升高,散热能力会明显降低。 在
电源电压进行低压(例如:3.3V)转换时,线性稳压器将被损耗75%的输入功率,效
率非常低。为了制造1W的输出功率,可能会有3W的功率作为热量消耗掉。受场合
温度和管壳/结热阻的限制,将会显著的降低1W最大输出功率。对于普遍的高压
DC-DC转换器,输出电流在150mA至200mA范围时,LDO 能够提供相对较高的性价比。
在电源电压进行低压(例如:3.3V),功率达到3W时,应选择高端开关型转换器,
这种转换器可以提供30W以上的输出功率。这成为了汽车电源制造商选择开关电源方
案的常用方式,而基于LDO的传统架构被排斥的原因。 3、关断电流(ISD)与静态
工作电流(IQ) 在汽车中电子控制单元(ECU)数量急剧上升中,汽车电池的总电流消
耗也急剧的增长。即便在电池电量耗尽并关闭发动机时,仍会有少数ECU单元依然处
于工作当中。OEM厂商普遍的开始对每个ECU的IQ予以限制就是为了确保静态工作电流
IQ在可控范围内。例如欧盟制定的要求是:100μA/ECU。ECU的IQ典型值低于100μA成
为了大部分欧盟汽车标准规定。一直持续工作状态的器件,比如:昂佳电源设计需要
考虑最小IQ预算成为了一些器件电流损耗ECU IQ的必然考虑因素, 4、控制成本
:影响OEM厂商电源材料清单的必然因素是对成本和规格的折中考虑 对于量产化的产
品,设计中需要考虑的重要因素是成本。特定项目的预算也成为了PCB类型、可以选
择的封装及其它设计的约束条件。例如,使用4层板FR4和单层板CM3,PCB的散热能
力就会有很大差异。 项目预算的另一制约条件是:用户能够接受成本更高的ECU,
但不会把时间和金钱花费在改造传统的电源设计。对于一些新的开发平台成本很高,
设计人员只是简单的修整对未经优化的传统电源设计。 5、布局及位置:电源的整
体性能会限制PCB元件布局 和电源设计中结构设计、、噪声灵敏度、多层板的一系
列问题以及其它布板限制都会制约高芯片集成电源的设计。而将众多元件集于单一
芯片并不理想,利用负载点电源产生所有必要的电源也会导致高成本的产生。平衡
整体的系统性能、机械限制和成本 需要昂佳设计人员根据具体的项目需求实际出发。
6、电磁的辐射
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在时间的变迁中电磁辐射会逐渐与电场中产生,电场的频率和辐射决定了辐射强度,
一个工作电路会直接被其他的电路所干扰。比如,安全气囊可能会被无线电频道的
干扰导致可误动作,这些负面影响不可消除,OEM厂商针对ECU单元制定了最大电磁
辐射限制,减小这些负面影响。 我们每个设计师在设计汽车电源架构时都必须遵
循六项基本原则,让消费者的权益得到保