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精密电阻
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汽车电源

1.输入电压VIN范围:12V电池电压的瞬态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。当发动机关闭时,汽车电池的标称电压为12V。当发动机运转时,电池电压约为14或4V。但是,在不同条件下,瞬态电压也可能达到±100V。 ISO7637-1工业标准定义了汽车电池的电压波动范围。图1和图2中所示的波形是ISO7637标准给出的部分波形,它显示了高压汽车电源转换器必须满足的临界条件。除了ISO7637-1之外,还有一些针对燃气发动机的电池工作范围和环境。大多数新规范由不同的OEM提出,并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。 2,散热考虑:需要根据DC-DC转换器的最低效率设计散热。在空气循环不良或没有空气循环的应用中,如果环境温度高(& 30℃),则外壳中有一个热源(& 1W),设备将迅速升温(& 85°C)。例如,大多数音频放大器需要安装散热器,并且需要提供良好的气流条件以散热。此外,PCB材料和某些铜包层区域有助于提高传热效率,实现最佳散热效果。如果不使用散热器,封装上裸露焊盘的散热能力不会超过2W至3W(85°C),并且随着环境温度的升高,散热能力会显着降低。当将电池电压转换为低电压(例如,3,3V)输出时,线性稳压器将以非常低的效率损失75%的输入功率。为了提供1W的输出功率,3W的功率将作为热量消耗。受环境温度和外壳/结热阻的限制,1W的最大输出功率将显着降低。对于大多数高压DC-DC转换器,当输出电流在150mA至200mA范围内时,LDO具有很高的性价比。将电池电压转换为低电压(例如,3,3V),当功率达到3W时,您需要选择高侧开关转换器,它可以提供超过30W的输出功率。这就是为什么汽车电源制造商通常使用开关电源解决方案来排除传统的基于LDO的架构。高功率设计(& 20W)需要严格的热管理并且需要同步整流架构。为了实现比单个封装更高的散热并避免“发热”。在封装中,考虑使用外部MOSFET驱动器。 3.静态工作电流(IQ)和关断电流(ISD):随着汽车中电子控制单元(ECU)数量的快速增加,汽车电池的总电流输出也在增加。即使发动机关闭且电池耗尽,某些ECU单元仍可运行。为了确保静态工作电流IQ在可控范围内,大多数OEM开始限制每个ECU的IQ。例如,欧盟的要求是:100A / ECU。大多数欧盟汽车标准规定ECU的IQ通常低于100A。始终处于活动状态的设备(如CAN收发器,实时时钟和微控制器电流损耗)是ECUIQ的关键考虑因素,电源设计需要考虑最低IQ预算。 4.成本控制:OEM与成本和规格之间的折衷是影响电源材料清单的重要因素。对于大批量生产的产品,成本是设计中需要考虑的重要因素。 PCB类型,散热能力,允许的封装选择以及其他设计约束实际上受特定项目预算的限制。例如,对于4层FR4和单层CM3,PCB的散热能力可以有很大差异。项目预算还导致另一个限制,允许用户接受更高成本的ECU,但不花费时间和金钱来改造传统的电源设计。对于一些新的,昂贵的开发平台,设计人员只需对未经优化的传统电源设计进行一些简单的改进。 5.位置/布局:电源设计中PCB和元件的布局限制了电源的整体性能。结构设计,电路板布局,噪声灵敏度,多层板的互连问题以及其他布局限制可能会限制高芯片集成电源的设计。使用负载点功率来产生所有必需的电源也可能导致高成本,并且在单个芯片上具有许多组件并不理想。电源设计人员需要根据特定项目需求平衡整体系统性能,机械约束和成本。 6.电磁辐射:电磁辐射由随时间变化的电场产生。辐射强度取决于场的频率和幅度。一个工作电路产生的电磁干扰直接影响另一个电路。例如,无线电信道的干扰会导致安全气囊故障。为避免这些负面影响,OEM已为ECU单元设置了最大电磁辐射限制。为了将电磁辐射(EMI)保持在受控范围内,DC-DC转换器的类型,拓扑结构,外围组件选择,电路板布局和屏蔽都很重要。经过多年的积累,功率IC设计人员开发了各种技术来限制EMI。外部时钟同步,比AM调制频带更高的工作频率,内置MOSFET,软开关技术和扩频技术都是近年来推出的EMI抑制解决方案。

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