汽车电子中的汽车电源设计的六项基本原则
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2020-10-20
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汽车电子中的汽车电源设计的六项基本原则汽车电子中的汽车电源设计的六项基本原则
汽车电源设计的六项基本原则 大多数汽车电源架构需要遵循六项基本原则： 1、输入电压VIN范围：
12V电池电压的瞬变范围决定了电源转换IC的输入电压范围。 典型的汽车电池电压范围为9V至16V,发动机
关闭时，汽车电池的标称电压为12V;发动机工作时，电池电压在14.4V左右。但是，不同条件下，瞬态电压也可
能达到±100V.ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。图1和图2所示波形即为ISO7637标准给出
的部分波形，图中显示了高压汽车电源转换器需要满足的临界条件。除了ISO7637-1,还有一些针对燃气发动机
定义的电池工作范围和环境。大多数新的规范是由不同的OE
汽车电源设计的六项基本原则
大多数汽车电源架构需要遵循六项基本原则：
1、输入电压VIN范围：12V电池电压的瞬变范围决定了电源转换IC的输入电压范围。
典型的汽车电池电压范围为9V至16V,发动机关闭时，汽车电池的标称电压为12V;发动机工作时，电池电压在14.4V左右。
但是，不同条件下，瞬态电压也可能达到±100V.ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。图1和图2所示波形即
为ISO7637标准给出的部分波形，图中显示了高压汽车电源转换器需要满足的临界条件。除了ISO7637-1,还有一些针对燃气发
动机定义的电池工作范围和环境。大多数新的规范是由不同的OEM厂商提出的，不一定遵循行业标准。但是，任何新标准都
要求系统具有过压和欠压保护。
1.
图1. 冷启动电压波形
图2. 抛负载电压波形
2、散热考虑：散热需要根据DC-DC转换器的最低效率进行设计。
空气流通较差甚至没有空气流通的应用场合，如果环境温度较高（> 30°C），外壳存在热源（> 1W），设备会迅速发热
（> 85°C）。例如，大多数音频放大器需要安装在散热片上，并需要提供良好的空气流通条件以耗散热量。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。如果不使用散热片，封装上的裸焊盘的散热能力限制在
2W至3W （85°C）。随着环境温度升高，散热能力会明显降低。
将电池电压转换成低压（例如：3.3V）输出时，线性稳压器将损耗75%的输入功率，效率极低。为了提供1W的输出功
率，将会有3W的功率作为热量消耗掉。受环境温度和管壳/结热阻的限制，将会明显降低1W最大输出功率。对于大多数高压
DC-DC转换器，输出电流在150mA至200mA范围时，LDO能够提供较高的性价比。
将电池电压转换成低压（例如：3.3V），功率达到3W时，需要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。这也正是汽车电源制造商通常选用开关电源方案，而排斥基于LDO的传统架构的原因。
大功率设计（> 20W）对于热管理要求比较严格，需要采用同步整流架构。为了获得高于单个封装的散热能力，避免封
装“发热”,可以考虑使用外部MOSFET驱动器。
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