现在,轿车用户对油耗越来越灵敏,希望节能燃油开销,一起客观上也能协助下降对环境的影响。为了了合作此趋势,轿车制造商们纷繁选用各种途径来下降耗费,其间一种途径便是在新车型中运用主动“发动/中止”(Start/Stop)功用,在协助下降油耗的一起,也添加出售卖点。
所谓主动启停功用,便是轿车因为堵车或等红灯而停下来时,这些立异的体系主动封闭发动机(熄火);而当驾驶人的脚从刹车踏板移向油门踏板时,就主动从头发动发动机(焚烧)。这就协助下降市区驾车及停停逛逛式交通繁忙期时不必要的油耗,下降排放。
主动启停体系对轿车电源体系的影响
但这样的立异体系也为轿车电子规划带来一些共同应战。因为当发动机从头发动时,电池电压或许骤降至6.0 V乃至更低。传统轿车电源架构中,典型电子模块包含反极性二极管,用于在轿车跳接发动(jump started)而跳接线缆反向的事情中维护电子电路。维护电路自身发生压降,使下流电路电压仅为5.5 V或更低。因为许多模块仍要求5 V供电,过低的压差使降压电源没有满足余量来正常作业。因而,传统的轿车电源架构不适用于主动启停体系。

图1:传统轿车电源架构及其问题所在。
主动启停体系常见电源计划
要为主动启停体系挑选恰当的电源架构,常见的计划有三种。一种计划是选用低压降(LDO)线性稳压器,或是低压降开关电源如安森美半导体的NCV8852。这是一款轿车级非同步降压操控器,可以接受3.1至36 Vdc的宽输入电压规模,并能接受44 V负载突降。这种计划的长处,是输入电压低至5.5 V时体系电压可以正常作业。但其缺陷是若输入电压降至更低,体系无法正常作业。
另一种计划是选用升降压电源作为初级电源,如选用安森美半导体的NCV8871或NCV898031构建的单端初级电感转换器(SEPIC)电路。这种计划的杰出长处,是即便输入电压低至4 V,体系也可以正常作业。但其缺陷是要改变规划,体系相对杂乱。

图2:主动启停体系的常见电源计划。
第三种计划是在初级高压降压电源之前,选用前置升压电源。例如可以选用安森美半导体的NCV8871构建前置升压电路,当输入 电压低于设定电压时就升压。这种计划的长处,是输入电压低于4 V时体系也可以正常作业,且无须改变电源规划。但其缺陷是电池电压正常时,会发生额定的耗电,不利于尽或许地下降能耗。
安森美半导体用于启停体系的改进型前置升压电源计划——NCV8876
如上所述,这三种常见的主动启停体系电源计划各有其长处和缺陷。针对这种状况,安森美半导体推出了运用于轿车主动启停体系的非同步升压操控器NCV8876,首要用于在轿车主动启停时为后续电路供给满足的作业电压。它是一种改进型的前置升压电源计划,旨在充分发挥前置升压电源计划的长处,一起设法防止其缺陷。

图3:安森美半导体的改进型前置升压电源计划NCV8876的典型运用电路。
NCV8876驱动外部N沟道MOSFET,运用内部斜坡补偿的峰值电流形式操控,集成了内部稳压器,为门极驱动器供给电荷。 NCV8876选用2 V至45 V输入电压作业,可以在冷发动及45 V负载突降状况下作业。NCV8876在休眠形式下的静态电流典型值仅为11 μA,习惯轿车运用的低静态电流要求。它在宽温度规模下供给±2%的输出电压精度。NCV8876选用SOIC8微型封装,作业温度规模-40℃至150℃,可以习惯轿车运用的严格要求。
如图3所示,NCV8876具有状况(STATUS)监测功用,能为微操控器供给作业状况信息。当作业状况为低电平时,NCV8876作业;高电平时,NCV8876休眠。这器材可以透过外部电阻RDSC设定频率。它还可内部设定限流值、最大占空比等多项参数。 NCV8876集成了多种维护功用,如逐周期限流维护、断续形式过流维护及过热封闭等。其它特性包含:峰值电流检测、最小COMP电压钳位可进步切换时的响应速度等。总的来看,NCV8876运用电路简略,成本低,十分合适轿车启停体系运用。
NCV8876作业原理
NCV8876改进型前置升压电源计划的原理是:电池电压正常时,NCV8876进入休眠形式,仅耗费极低的静态电流(典型值 11 μA);而当电池电压降至设定电压时,NCV8876主动唤醒,开端升压作业。
详细而言,当轿车电池供电电压下降到低于7.3 V(可工厂预设)时,NCV8876主动启用;而当电池电压降至低于6.8 V时,NCV8876启用升压作业。因而,NCV8876可以保证后续电路有满足的余量来恰当地进行降压作业,供下流体系运用。

图4:安森美半导体NCV8876非同步升压操控器作业原理详解。
安森美半导体根据NCV8876的演示电路板测验显现,在输入电压最低2.6 V条件下,输出电压为6.8 V,输出电流为3.6 A,可以使后续降压转换器恰当作业,并为下流体系供电。

图5:NCV8876演示电路板及实测波形。
总结
轿车主动启停体系是一项被许多轿车制造商作为共同出售卖点的功用,用于协助下降油耗及废气排放。但此立异功用也带来共同的工程规划应战。本文剖析轿车主动启停体系对传统电源架构的影响以及问题所在,探讨了主动启停体系的常见电源计划及其各自的长处和缺乏,介绍了安森美半导体的改进型前置升压电源计划NCV8876的功用特色及作业原理,协助规划人员运用这非同步升压操控器,为立异的轿车主动启停体系开发简略、低成本的电源计划。