大多数轿车电子模块所需电压(5V和3.3V)都从轿车电池改换而来。用线性稳压器完成这种改换会发生明显的功耗,使热办理变困难和造价贵重。更快处理器和ASIC的更高功率要求促进电源改换器从简略、低本钱、功率不高的线性稳压器变成更杂乱、功率高的开关改换器。
挑选改换器
开关改换器的巨细取决于开关频率。跟着开关频率更高,而电源电感器和电容器变得更小。高功率改换器也可下降功耗,然后消除体积大,贵重的散热器。这些长处使开关改换器成为车身电子、音响和引擎操控模块的电源办理首选。
较高的开关频率会添加功耗,但是会带来选用开关稳压器的其他优点。开关损耗在较高输入电压时会明显的变差,由于开关损耗正比于作业电压平方。此外,高电压IC(40V或更高电压)工艺需经受过压瞬变(如负载卸载导致损耗添加)检测。高电压工艺用较大的外形尺度和较厚的栅极厚度。较长的沟道意味着较长的传达推迟。因而,高电压工艺固有是慢速和功率不高的。
应力条件
持续时刻善于电子器材热时刻常数的任何过压条件可认为是1个稳态现象。这种状况下,首要关怀的是接连功耗和引起的温度上升。
电压调整器的输出设置点一般为13.5V左右。沟通发电机电压调整器在不考虑负载或输出电压条件下供给满励磁电流或许会失效。此状况发生时,超越13.5V的电压会加到整个体系。一般OEM的失效调整器测验要求是大约18V(1个小时时刻)。
跳变开始点
另一个过压条件是:稳态是双电池跳变开始。此条件一般发生在用24V体系来跳变开始一个不能行驰的车辆。典型的OEM双电池测验要求需求用24V两分钟。牢靠的引擎办理和相关安全体系需求作业在这些条件下。
每逢电流中止时、一般总会发生1个过压脉冲,所以需求滤波器、MOV(金属氧化物变阻器)或瞬态电压按捺器来按捺这些过压瞬变。ISO7637规范针对这些感应的开关瞬变过压条件规则4个根本的测验脉冲。
按捺体系
电池电压不能直接馈入低电压高性能开关稳压器。代之以在传统输入电压限制器之后,在电池和开关稳压器之间有必要添加瞬态电压按捺器(如MOV)和旁路电容器。这些简略电路环绕P沟MOS FET规划(见图1)。当输入电压VBAT低于齐纳二极管Z2的击穿电压时MOSFET作业在饱和状况。在输入电压瞬变期间,MOSFET阻挠高于Z2击穿电压的电压。此电路的缺陷是元件数多和P沟MOSFET费用。
图1 用P沟MOSFET的一般电压维护电路
另一种办法包括1个NPN晶体管,其集电极衔接到电池上,发射极衔接到下流电路。衔接在晶体管基极和地之间的齐纳二极管箝位基极电压,因而调整发射极电压(VBE)低于电压V2。虽然此电路比MOSFET电路本钱低,但功率低。此外,跨接在晶体管上的压降添加了最小作业电池电压,此电压在冷曲轴期间是关键性的。
第3种或许的计划包括1个N沟MOSFET,用做堵塞元件。N沟MOSFET比P沟MOSFET廉价。但是,驱动栅极的电路是比较杂乱的,栅极上的电压有必要高于源极上的电压。Maxim公司的MAX6398包括1个驱动外部N沟MOSFET的内部电荷泵(图2)。在负载卸载期间,当VBAT高于设置限值时MOSFET彻底关断;只需VBAT坚持大于设置电压,它就一向坚持关断状况。MAX6398操控N沟MOSFET来维护高性能电源避免来自轿车过压。衔接下流的MAX5073 2MHz两输出降压变器减小了电路尺度。维护器与低电压/高频电源相接合的办法与作业在明显较低频率的高压改换器比较节约空间和本钱。
图2 N沟MOSFET开关用做堵塞器材