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汽车启动/停止系统电源方案
2022-07-01 04:01
本文摘要:为了容许油耗,一些汽车制造商在其新一代车型中应用于了“启动/暂停”(Start/Stop)功能。当汽车停下来来时,这些创意的系统重开发动机;而当驾驶员人的脚从刹车踏板横过油门踏板时,就自动重新启动发动机。这就协助减少市区驾车及停停走走式的交通挤迫期时的油耗。 但这样的系统为汽车电子带给了一些独有的工程挑战,因为当发动机重新启动时,电池电压有可能降至6.0V甚至更加较低。

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为了容许油耗,一些汽车制造商在其新一代车型中应用于了“启动/暂停”(Start/Stop)功能。当汽车停下来来时,这些创意的系统重开发动机;而当驾驶员人的脚从刹车踏板横过油门踏板时,就自动重新启动发动机。这就协助减少市区驾车及停停走走式的交通挤迫期时的油耗。  但这样的系统为汽车电子带给了一些独有的工程挑战,因为当发动机重新启动时,电池电压有可能降至6.0V甚至更加较低。

此外,典型电子模块包括反极性二极管,借以在汽车跳跃相接启动(jumpstarted)而跳接线缆偏移的事件中维护电子电路。二极管造成电池电压又上升0.7V,使下游电路的电压仅有为5.3V或更加较低。由于许多模块仍拒绝5V供电,此时电源就没充足的余量来合理工作。  一种解决问题途径是使用降压电源。

降压电源拒绝接受较低的输出电压,并在输入末端产生较高的电压。目前供应商正在电子模块的前端用于某种类型的降压电源,使其需要在由启动/暂停系统造成的压降条件下合理工作。本文将检视设计人员可用作这些启动/暂停系统的有所不同方案,还包括高压叛(LDO)稳压器、电池偏移维护方案,以及各种降压自由选择。  就像大多数工程问题一样,解决问题的方法也是多种多样。

如果电池电压在输出末端仅有降到6V,那么,选用及最简单的方案就是探索仅有拒绝0.3V余量的极低压降线性稳压器。这种方案限于于电流拒绝较低的模块,但对于必须更大电流的模块而言,设计人员就必须更好的自由选择了。  另一种方案是以肖特基二极管或P闸极MOSFET替代用作在前端展开电池偏移维护的标准P-N结二极管。

肖特基二极管的相反压降大约为标准整流器的一半,因此,它加添了零点几伏的电压余量。转用肖特基二极管充足非常简单必要,因为它一般来说刚好限于于跟标准二极管一样的PCB焊盘,须更改布线。

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但P闸极MOSFET(全称P-FET)拒绝更改PCB,还拒绝一些额外电路。  图1表明了拒绝用于的3个元件,还包括P-FET、齐纳二极管及电阻。必须自由选择合理大小的P-FET,使其可以处置产生在模块输出端的电压,以及所拒绝的阻抗电流。此外,考虑到系统风扇拒绝很最重要,因为FET的功率力学系统相等电流的平方除以FET的导通电阻。

齐纳二极管维护MOSFET的栅极氧化物免遭由过压条件造成的操作者。大多数P-FET的栅极至源近于相连需要处置15V至20V电压,故齐拉二极管必需原作为在此点之前钳位。电阻将栅极下拉至地电平以导通P-FET,但也必需合理自由选择电阻的大小。

电阻的电阻无法太低,因为电阻太低的情况下不会让过大电流渡河齐纳二极管,因而杜绝齐纳二极管的功率力学系统问题。然而,如果电阻的电阻过于大,在此情况下P-FET的导通有可能会那么牢靠,而这方案的构想是期望减少由漏极至源近于两端的电压。图1使用P闸极MOSFET获取电池偏移维护  但如果输出电压实际降至5V以下,不会再次发生什么情况?某些制造商在考虑到冷车启动(coldcranking)条件下输出电压会否降到4.5V。

三种最少见的电源稳压器就是降压电压电源、升压/降压电源以及单端初级电感转换器(SEPIC)电源。  降压电源用于1个电感、1个N闸极MOSFET(即N-FET)、1个二极管及1个电容。它的设计最简单,但也有一些缺点。如果输入短路,就没办法来维护它,因为输出与输入之间不存在必要地下通道。

此外,当输出电压下降至低于输入电压原作点时,就没办法来防止输入电压也下降,因为输出电压不会刚好经过电感和二极管,抵达输入。


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