多數(shù)汽車的電源架構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)都要遵循基本的原則，但不是每個(gè)設(shè)計(jì)師都對這些原則有很透徹的了解。 本文將對汽車電源設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則進(jìn)行一一的講解，讓設(shè)計(jì)師的基本功更加扎實(shí)。 以下是汽車電源架構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循的六項(xiàng)基本原則。 1、輸入電壓VIN范圍：12V電池電壓的瞬變范圍決定了電源轉(zhuǎn)換IC的輸入電壓范圍 典型的汽車電池電壓范圍為9V至16V，發(fā)動機(jī)關(guān)閉時(shí)，汽車電池的標(biāo)稱電壓為12V； 發(fā)動機(jī)工作時(shí)，電池電壓在14.4V左右。但是，不同條件下，瞬態(tài) 電壓也可能達(dá) 到±100V。ISO7637-1行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義了汽車電池的電壓波動范圍。圖1和圖2所示 波形即為ISO7637標(biāo)準(zhǔn)給出的部分波形，圖中顯示了高壓汽車電源轉(zhuǎn)換器需要滿足的 臨界條件。除了ISO7637-1，還有一些針對燃?xì)獍l(fā)動機(jī)定義的電池工作范圍和環(huán)境。 大多數(shù)新的規(guī)范是由不同的OEM 廠商提出的，不一定遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，任何新標(biāo) 準(zhǔn)都要求系統(tǒng)具有過壓和欠壓保護(hù)。 2、散熱考慮：散熱需要根據(jù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的較低效率進(jìn)行設(shè)計(jì) 空氣流通較差甚至沒有空 氣流通的應(yīng)用場合，如果環(huán)境溫度較高(> 30°C)，外殼存 在熱源(> 1W)，設(shè)備會迅速發(fā)熱(> 85°C)。例如，大多數(shù)音頻放大器需要安裝在散 熱片上，并需要提供良好的空氣流通條件以耗散熱量。另外，PCB材料和一定的覆銅區(qū) 域有助于提高熱傳導(dǎo)效 率，從而達(dá)到的散熱條件。如果不使用散熱片，封裝上的 裸焊盤的散熱能力限制在2W至3W (85°C)。隨著環(huán)境溫度升高，散熱能力會明顯降低。 將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如：3.3V)輸出時(shí)，線性穩(wěn)壓器將損耗75%的輸入功率，效率 極低。為了提供1W的輸出功率，將會有3W的功率作為熱量消耗 掉。受環(huán)境溫度和 管殼/結(jié)熱阻的限制，將會明顯降低1W較大輸出功率。對于大多數(shù)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸 出電流在150mA至200mA范圍時(shí)，LDO 能夠提供較高的性價(jià)比。 將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如：3.3V)，功率達(dá)到3W時(shí)，需要選擇高端開關(guān)型轉(zhuǎn)換器，這 種轉(zhuǎn)換器可以提供30W以上的輸出功率。這也正是汽車電源制造商通常選用開關(guān)電源方案， 而排斥基于LDO的傳統(tǒng)架構(gòu)的原因。 3、靜態(tài)工作電流(IQ)及關(guān)斷電流(ISD) 隨著汽車中電子控制單元(ECU)數(shù)量的快速增長，從汽車電池消耗的總電流也不斷增長。 即使當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉并且電池電量耗盡時(shí)，有些ECU單元仍然保持工 作。為了靜態(tài)工 作電流IQ在可控范圍內(nèi)，大多數(shù)OEM廠商開始對每個(gè)ECU的IQ加以限制。例如歐盟提出的 要求是：100μA/ECU。絕大多數(shù)歐盟 汽車標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定ECU的IQ典型值低于100μA。始終保 持工作狀態(tài)的器件，例如：CAN收發(fā)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和微控制器的電流損耗是ECU IQ的主要 考慮因素，電源設(shè)計(jì)需要考慮小IQ預(yù)算。 4、成本控制：OEM廠商對于成本和規(guī)格的折中是影響電源材料清單的重要因素 對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，成本是設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素。PCB類型、散熱能力、允許 選擇的封裝及其它設(shè)計(jì)約束條件實(shí)際受限于特定項(xiàng)目的預(yù)算。例如，使用4層板FR4和單層 板CM3，PCB的散熱能力就會有很大差異。