昂佳汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源設(shè)計(jì)的基本原則

隨著汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源行業(yè)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，昂佳的每個(gè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)汽車電源架構(gòu)時(shí)都必須遵循六項(xiàng)基本原則，讓消費(fèi)者的權(quán)益得到保障，使汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。 

1、電壓VIN范圍：12V電源電壓的瞬變范圍決定了電源轉(zhuǎn)換IC的輸入電壓范圍

最普遍的汽車應(yīng)急電源電壓范圍為9V至16V，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的時(shí)候，汽車電源的標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為12V；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用時(shí)，電源電壓應(yīng)為14.4V。但是，我們使用汽車電源時(shí)受環(huán)境、條件等因素影響，電壓也許會(huì)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(dòng)范圍。除了ISO7637-1，還有一些針對燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)定義的電池工作環(huán)境和范圍。不同的OEM廠商提出了不同的新規(guī)范，廠商們不一定遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，任何新標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)必須要求系統(tǒng)具有過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)。

2、散熱考慮：應(yīng)根據(jù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的最低效率進(jìn)行散熱設(shè)計(jì)，在空氣流不暢甚至沒有空氣流通的實(shí)際場合，假設(shè)場合內(nèi)溫度較高(> 30°C)，外殼接觸熱源(> 1W)時(shí)，設(shè)備會(huì)迅速的發(fā)熱，溫度逐漸的升高(>85°C)。例如，一般情況下音頻放大器需要安裝在散熱片上，而且需要提供良好的空氣流通條件以散發(fā)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)到最佳的散熱條件。如當(dāng)散熱片不使用，封裝上的裸焊盤的散熱能力限制在2W至3W (85°C)。隨著場合內(nèi)溫度升高，散熱能力會(huì)明顯降低。

在電源電壓進(jìn)行低壓(例如：3.3V)轉(zhuǎn)換時(shí)，線性穩(wěn)壓器將被損耗75%的輸入功率，效率非常低。為了制造1W的輸出功率，可能會(huì)有3W的功率作為熱量消耗掉。受場合溫度和管殼/結(jié)熱阻的限制，將會(huì)顯著的降低1W最大輸出功率。對于普遍的高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出電流在150mA至200mA范圍時(shí)，LDO 能夠提供相對較高的性價(jià)比。

在電源電壓進(jìn)行低壓(例如：3.3V)，功率達(dá)到3W時(shí)，應(yīng)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。這成為了汽車電源制造商選擇開關(guān)電源方案的常用方式，而基于LDO的傳統(tǒng)架構(gòu)被排斥的原因。
　

3、關(guān)斷電流(ISD)與靜態(tài)工作電流(IQ)

在汽車中電子控制單元(ECU)數(shù)量急劇上升中，汽車電池的總電流消耗也急劇的增長。即便在電池電量耗盡并關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，仍會(huì)有少數(shù)ECU單元依然處于工作當(dāng)中。OEM廠商普遍的開始對每個(gè)ECU的IQ予以限制就是為了確保靜態(tài)工作電流IQ在可控范圍內(nèi)。例如歐盟制定的要求是：100μA/ECU。ECU的IQ典型值低于100μA成為了大部分歐盟汽車標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。一直持續(xù)工作狀態(tài)的器件，比如：電源設(shè)計(jì)需要考慮最小IQ預(yù)算成為了一些器件電流損耗ECU IQ的必然考慮因素。
　

4、控制成本：影響OEM廠商電源材料清單的必然因素是對成本和規(guī)格的折中考慮

對于量產(chǎn)化的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)中需要考慮的重要因素是成本。特定項(xiàng)目的預(yù)算也成為了PCB類型、可以選擇的封裝及其它設(shè)計(jì)的約束條件。例如，使用4層板FR4和單層板CM3，PCB的散熱能力就會(huì)有很大差異。

項(xiàng)目預(yù)算的另一制約條件是：用戶能夠接受成本更高的ECU，但不會(huì)把時(shí)間和金錢花費(fèi)在改造傳統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)。對于一些新的開發(fā)平臺成本很高，設(shè)計(jì)人員只是簡單的修整對未經(jīng)優(yōu)化的傳統(tǒng)電源設(shè)計(jì)。

5、布局及位置：電源的整體性能會(huì)限制PCB元件布局

和電源設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、、噪聲靈敏度、多層板的一系列問題以及其它布板限制都會(huì)制約高芯片集成電源的設(shè)計(jì)。而將眾多元件集于單一芯片并不理想，利用負(fù)載點(diǎn)電源產(chǎn)生所有必要的電源也會(huì)導(dǎo)致高成本的產(chǎn)生。平衡整體的系統(tǒng)性能、機(jī)械限制和成本需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體的項(xiàng)目需求實(shí)際出發(fā)?！　?/span>

6、電磁的輻射

在時(shí)間的變遷中電磁輻射會(huì)逐漸與電場中產(chǎn)生，電場的頻率和輻射決定了輻射強(qiáng)度，一個(gè)工作電路會(huì)直接被其他的電路所干擾。比如，安全氣囊可能會(huì)被無線電頻道的干擾導(dǎo)致可誤動(dòng)作，這些負(fù)面影響不可消除，OEM廠商針對ECU單元制定了最大電磁輻射限制，減小這些負(fù)面影響。

昂佳的每個(gè)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源架構(gòu)時(shí)都必須遵循六項(xiàng)基本原則，讓消費(fèi)者的權(quán)益得到保障，使汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。