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汽車電源
閱讀�3491時間�2018-04-21 11:04:43

  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交流電,供一般電器使�,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�點煙�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)變階段,它將高壓的直流電�(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等,從而使人在�?yán)镉幸环N置身家中的感�。自它面世以后,那些在車?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�,都可使用電源逆變�,將DC12V�(zhuǎn)換為AC220V交流電,給人們的生活帶來方便。汽車電源充分考慮到外部的使用�(huán)境,�(dāng)�(fā)生過載或短路�(xiàn)象時將自動保�(hù)�(guān)�(jī)。汽車電源的輸出電壓通過本身的反饋確�(rèn)可以使電壓穩(wěn)�,空載與額定的電壓值變化小�10V。需要說明的是,汽車電源的目的是輸出和市電相同的電壓,滿足用電器的需要,但實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�,一般不影響使用,這是汽車電源的工作原理決定的�

目錄

原則

  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)動機(jī)�(guān)閉時,汽車電池的�(biāo)稱電壓為12V;�(fā)動機(jī)工作�,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范圍。圖1和圖2所示波形即為ISO7637�(biāo)�(zhǔn)給出的部分波�,圖中顯示了高壓汽車電源�(zhuǎn)換器需要滿足的臨界條件�
  除了ISO7637-1,還有一些針對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)定義的電池工作范圍和�(huán)�。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)具有過壓和欠壓保�(hù)�
  2、散熱考慮:散熱需要根�(jù)DC-DC�(zhuǎn)換器的效率�(jìn)行設(shè)��
  空氣流通較差甚至沒有空氣流通的�(yīng)用場�,如果環(huán)境溫度較�(>30°C),外殼存在熱�(>1W),設(shè)備會迅速發(fā)�(>85°C)。例�,大多數(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2W�3W(85°C),隨著環(huán)境溫度升�,散熱能力會明顯降低�
  將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如�3�3V)輸出�,線性穩(wěn)壓器將損�75%的輸入功率,效率極低。為了提�1W的輸出功�,將會有3W的功率作為熱量消耗掉。受�(huán)境溫度和管殼/�(jié)熱阻的限�,將會明顯降�1W輸出功率。對于大多數(shù)高壓DC-DC�(zhuǎn)換器,輸出電流在150mA�200mA范圍�,LDO能夠提供較高的性價��
  將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如�3�3V),功率達(dá)�3W�,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)�(>20W)對于熱管理要求比較嚴(yán)�,需要采用同步整流架�(gòu)。為了獲得高于單個封裝的散熱能力,避免封裝“發(fā)熱�,可以考慮使用外部MOSFET�(qū)動器�
  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�,汽車電池輸出的總電流也不斷增長。即使當(dāng)�(fā)動機(jī)�(guān)閉并且電池電量耗盡�,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廠商開始對每個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�,例如:CAN收發(fā)器、實時時鐘和微控制器的電流損耗是ECUIQ的主要考慮因素,電源設(shè)計需要考慮最小IQ�(yù)��
  4、成本控制:OEM廠商對于成本和規(guī)格的折中是影響電源材料清單的重要因素�
  對于大批量生�(chǎn)的產(chǎn)�,成本是�(shè)計中需要考慮的重要因�。PCB類型、散熱能力、允許選擇的封裝及其它設(shè)計約束條件實際受限于特定項目的預(yù)�。例如,使用4層板FR4和單層板CM3,PCB的散熱能力就會有很大差異�
  項目�(yù)算還會導(dǎo)致另一制約條件,用戶能夠接受更高成本的ECU,但不會花費時間和金錢用于改造傳�(tǒng)的電源設(shè)�。對于一些成本很高的新的開發(fā)平臺,設(shè)計人員只是簡單地對未�(jīng)�(yōu)化的傳統(tǒng)電源�(shè)計�(jìn)行一些簡單修��
  5、位�/布局:在電源�(shè)計中PCB和元件布局會限制電源的整體性能�
  �(jié)�(gòu)�(shè)�、電路板布局、噪聲靈敏度、多層板的互連問題以及其它布板限制都會制約高芯片集成電源的設(shè)計。而利用負(fù)載點電源�(chǎn)生所有必要的電源也會�(dǎo)致高成本,將眾多元件集于單一芯片并不理想。電源設(shè)計人員需要根�(jù)具體的項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:
  隨時間變化的電場會產(chǎn)生電磁輻射,輻射�(qiáng)度取決于場的頻率和幅�,一個工作電路所�(chǎn)生的電磁干擾會直接影響另一電路。例�,無線電頻道的干擾可能導(dǎo)致安全氣囊的誤動作,為了避免這些�(fù)面影�,OEM廠商針對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)過多年的積累,電源IC�(shè)計者研究出了各種限制EMI的技�(shù)。外部時鐘同�、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�

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