轿车电池的稳态电压规模为9V至16V,详细取决于其充电状况、环境温度和沟通发电机作业状况。但是,电池电源总线也遭到广泛的动态搅扰,包含起停、冷启动和负载转储瞬变的约束。
每个轿车制造商除了由世界规范化安排(ISO)7637和ISO 16750等行业规范给出的规范脉冲波形之外,还具有共同且广泛的传导抗扰度测验套件。表1列出了几种欠压和过压轿车瞬变特性。
表1:轿车电池接连和瞬态传导搅扰与相关测验水平
发电机引起的噪声
在音频规模内,一个特别厌烦的噪声源是轿车沟通发电机,其输出端所发生的残留沟通电会导致沟通发电机宣布“呜呜声”和电源调制问题。表1中说到的ISO 16750-2第4.4节描绘了在50Hz至25kHz的频率规模内沟通发电机输出的纹波电压,峰值起伏(VPP)为1V、2V和4V,详细取决于测验脉冲的严峻程度。参见图1。
图1:ISO 16750-2叠加沟通电压测验(a);在两分钟扫描继续时刻内从50Hz到25kHz的对数频率扫描曲线(b)
在许多车辆中,由低通电感 – 电容(LC)滤波器和瞬态电压按捺器(TVS)二极管组成的集中式无源电路维护网络被用作按捺瞬态搅扰的第一道防地。坐落维护网络下流的轿车电子器件的额定值可接受高达40V的瞬态且不会损坏。但是,LC滤波器要求的截止频率要衰减低频搅扰,导致发生了相当大的滤波电感和电解电容。此刻,一个有源功率级的存在是必要的,其能够消除巨大的无源滤波器组件,并为紧凑的电压调理和瞬态按捺供给了紧凑且经济高效的解决方案。
四开关同步降压 – 升压稳压器
宽VIN降压 – 升压稳压器解决方案的长处在于其高电源按捺比(PSRR),供给优异的瞬态力学来衰减输入电压瞬变。考虑到这一点,我最近写了一篇文章:“轿车前端降压 – 升压稳压器自动过滤电压搅扰”,它描绘了轿车运用的高密度解决方案。
图2所示为四开关降压 – 升压稳压器的原理图,用于输出严密调压的12V导轨。该解决方案十分适用于要害的轿车功用,包含传动列、燃料体系以及车身和安全子体系,即便在最严峻的电池电压瞬变过程中,负载有必要坚持供电而没有毛病。这种易于运用的规划东西简化了稳压器规划,然后完成了规划和上市时刻的速度提高。
图2:具有3V至36V宽VIN规模的四开关同步降压 – 升压解决方案
图3a所示为当9V的直流输入具有带1V峰起伏和1kHz频率的叠加正弦波纹时的降压 – 升压稳压器的输出电压波形。输入纹波衰减约40dB。图3b所示为在运用轿车冷启动模拟器的冷启动瞬变下降至3V,继续20ms的输出电压。四开关降压 – 升压转换器经过冷启动曲线无缝调压。
图3:丈量的四开关降压 – 升压转换器:9V直流输入(a)波纹按捺;冷启动功能(b)
总结
凭仗其高电源电压按捺比(PSRR)、高效率和低整体物料清单本钱,好像TI的LM5175-Q1电流形式控制器的四开关同步降压 – 升压为减轻轿车运用中的瞬态搅扰供给了有用的解决方案。该降压 – 升压控制器具有轿车业认证,可便利其集成到车载12V单电池和24V双电池体系中。