大都轿车的电源架构在规划时都要遵从最根本的准则，但不是每个规划师都对这些准则有很透彻的了解。本文将对轿车电源设计应遵从的六大根本准则进行逐个的解说，让规划师的根本功愈加厚实。
以下是轿车电源架构在规划时需求遵从的六项根本准则。
1、输入电压VIN规模：12V电池电压的瞬变规模决议了电源转化IC的输入电压规模
典型的轿车电池电压规模为9V至16V，发动机封闭时，轿车电池的标称电压为12V;发动机作业时，电池电压在14.4V左右。可是，不同条件下，瞬态 电压也或许到达±100V。ISO7637-1行业规范界说了轿车电池的电压动摇规模。图1和图2所示波形即为ISO7637规范给出的部分波形，图中显 示了高压轿车电源转化器需求满意的临界条件。除了ISO7637-1，还有一些针对燃气发动机界说的电池作业规模和环境。大大都新的规范是由不同的OEM 厂商提出的，不必定遵从行业规范。可是，任何新规范都要求体系具有过压和欠压维护。
2、散热考虑：散热需求依据DC-DC转化器的最低功率进行规划
空气流转较差乃至没有空 气流转的运用场合，假如环境温度较高(> 30°C)，外壳存在热源(> 1W)，设备会敏捷发热(> 85°C)。例如，大大都音频放大器需求安装在散热片上，并需求供给杰出的空气流转条件以耗散热量。别的，PCB资料和必定的覆铜区域有助于进步热传导效 率，然后到达最佳的散热条件。假如不运用散热片，封装上的裸焊盘的散热才能约束在2W至3W (85°C)。跟着环境温度升高，散热才能会显着下降。
将电池电压转化成低压(例如：3.3V)输出时，线性稳压器将损耗75%的输入功率，功率极低。为了供给1W的输出功率，将会有3W的功率作为热量耗费 掉。受环境温度和管壳/结热阻的约束，将会显着下降1W最大输出功率。关于大大都高压DC-DC转化器，输出电流在150mA至200mA规模时，LDO 能够供给较高的性价比。
将电池电压转化成低压(例如：3.3V)，功率到达3W时，需求挑选高端开关型转化器，这种转化器能够供给30W以上的输出功率。这也正是轿车电源制造商一般选用开关电源计划，而排挤依据LDO的传统架构的原因。
大功率规划(> 20W)关于热办理要求比较严厉，需求选用同步整流架构。为了取得高于单个封装的散热才能，防止封装“发热”，能够考虑运用外部MOSFET驱动器。
3、静态作业电流(IQ)及关断电流(ISD)
跟着轿车中电子操控单元(ECU)数量的快速添加，从轿车电池耗费的总电流也不断添加。即便当发动机封闭而且电池电量耗尽时，有些ECU单元依然坚持工 作。为了确保静态作业电流IQ在可控规模内，大大都OEM厂商开端对每个ECU的IQ加以约束。例如欧盟提出的要求是：100μA/ECU。绝大大都欧盟 轿车规范规则ECU的IQ典型值低于100μA。始终坚持作业状况的器材，例如：CAN收发器、实时时钟和微操控器的电流损耗是ECU IQ的首要考虑要素，电源规划需求考虑最小IQ预算。
4、本钱操控：OEM厂商关于本钱和标准的折中是影响电源资料清单的重要要素
关于大批量出产的产品，本钱是规划中需求考虑的重要要素。PCB类型、散热才能、答应挑选的封装及其它规划约束条件实践受限于特定项目的预算。例如，运用4层板FR4和单层板CM3，PCB的散热才能就会有很大差异。
项目预算还会导致另一约束条件，用户能够承受更高本钱的ECU，但不会花费时刻和金钱用于改造传统的电源规划。关于一些本钱很高的新的开发渠道，规划人员仅仅简略地对未经优化的传统电源规划进行一些简略修整。
5、方位/布局：在电源规划中PCB和元件布局会约束电源的全体功用
结构规划、电路板布局、噪声灵敏度、多层板的互连问题以及其它布板约束都会约束高芯片集成电源的规划。而运用负载点电源发生一切必要的电源也会导致高本钱，将很多元件集于单一芯片并不抱负。电源规划人员需求依据详细的项目需求平衡全体的体系功用、机械约束和本钱。
6、电磁辐射
随时刻改变的电场会发生电磁辐射，辐射强度取决于场的频率和起伏，一个作业电路所发生的电磁搅扰会直接影响另一电路。例如，无线电频道的搅扰或许导致安全气囊的误动作，为了防止这些负面影响，OEM厂商针对ECU单元拟定了最大电磁辐射约束。
为坚持电磁辐射(EMI)在受控规模内，DC-DC转化器的类型、拓扑结构、外围元件挑选、电路板布局及屏蔽都非常重要。经过多年的堆集，电源IC规划者研讨出了各种约束EMI的技能。外部时钟同步、高于AM调制频段的作业频率、内置MOSFET、软开关技能、扩频技能等都是近年推出的EMI按捺计划。
运用与功率需求
大大都体系电源的根本架构挑选应从电源要求以及轿车厂商界说的电池电压瞬变波形下手。关于电流的要求应该反映到电路板的散热规划。表1概括了大大都规划的电路及电压要求。
通用电源的拓扑架构
这儿列出了四种常用的电源架构，总结了最近三年轿车范畴的典型规划架构。当然，用户能够经过不同方法完成详细的规划要求，大都计划可概括为这四种结构中的一种。
计划 1
该架构为优化DC-DC转化器的功率、布局、PCB散热及噪声目标供给了一种灵敏规划。计划1的首要优势是：
添加核规划的灵敏性。即便不是最低本钱/最高功率的解决计划，添加一个独立的转化器有助于重复运用原有规划。
有助于合理运用开关电源和线性稳压器。例如，相关于直接从轿车电池降压到1.8V，从3.3V电压发生1.8V300mA的电源功率更高、本钱也更低。
涣散PCB的热量，这为挑选转化器的方位及散热供给了灵敏性。
答应运用高功用、高性价比的低电压模仿IC，与高压IC比较，这种计划供给了更宽的挑选规模。
计划1的缺点是：较大的电路板面积、本钱相对较高、关于有多路电源需求的规划来说过于杂乱。
计划 2
该计划是高集成度与规划灵敏性的折衷，与计划1比较，在本钱、外形尺寸和杂乱度方面具有必定的优势。特别合适2路降压输出并需求独立操控的计划。例 如，要求3.3V电源不间断供电，而在需求时能够封闭5V电源，以节约IQ电流。另一种运用是发生5V和8V电源，运用这种计划能够省去一个从5V电压升 压的boost转化器。
选用外置MOSFET的两路输出操控器能够供给与计划相同的PCB布板灵敏性，便于散热。内置MOSFET的转化器，规划人员应留意不要在PCB的同一方位耗散过多的热量。
计划 3
这一架构把多路高压转化问题转化成一路高压转化和一个高度集成的低压转化IC，相关于多输出高压转化IC，高集成度低压转化IC本钱较低，且简单从市场上得到。假如计划3中的低压PMIC有两路以上输出，那么计划3将存在与计划4相同的缺点。
计划3的首要下风是多路电压会集在同一芯片，布板时需求慎重考虑PCB散热问题。
计划 4
最新推出的高集成度PMIC能够在单芯片上集成一切必要的电源转化和办理功用，突破了电源规划中的许多约束。可是，高集成度也存在必定的负面影响。
在高集成度PM%&&&&&%中，集成度与驱动才能总是彼此对立。例如，在产品晋级时，原规划中内置MOSFET的稳压器或许无法满意新规划中的负载驱动要求。
把低压转化器级联到高压转化器有助于下降本钱，但这种方法受限于稳压器的开/关操控。例如，假如5V电源封闭时有必要敞开3.3V电源，就无法将3.3V输入连接到5V电源输出;不然将不能封闭5V电源，形成较高的静态电流IQ。
