圖1-搭線電纜正確連接時的電池。

 

汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須準(zhǔn)備應(yīng)對兩種可能由搭線著車時所犯錯誤而導(dǎo)致的情況：電池反接，雙電池情況。當(dāng)把跨接電纜的紅色一端接至電池接地，而把黑色一端接到電池正極時會出現(xiàn)電池反接，此時的情況與圖1中的接法正好相反。在這樣的情況下，一個二極管將保護(hù)系統(tǒng)，但是，與此同時，一個二極管會在正常運(yùn)行時產(chǎn)生系統(tǒng)損耗。根據(jù)系統(tǒng)功率額定值的不同，正向壓降可以是0.5V至1.0V之間的任一值。這樣，產(chǎn)生了大量的熱，并且會降低總體系統(tǒng)效率。

 

卡車和公交車有兩個串聯(lián)在一起的電池，而汽車只有單個電池。可能附近可以給你的車搭線的車輛只有卡車。這就會產(chǎn)生了一個雙電池情況，施加到整個系統(tǒng)中的電壓現(xiàn)在加倍。這對系統(tǒng)產(chǎn)生了很大的壓力。

 

拋負(fù)載是工程師在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時必須使系統(tǒng)能夠耐受和克服的另外一個情況。由于它與系統(tǒng)本身的問題相關(guān)，所以這個情況不是由電池反接等人為錯誤造成的。

 

圖2-拋負(fù)載情況圖。

 

拋負(fù)載（如圖2中所見）在交流發(fā)電機(jī)或電池由于腐蝕或甚至更糟糕的安裝而從系統(tǒng)斷開時發(fā)生。這個斷開產(chǎn)生了會擊穿整個系統(tǒng)的大電壓尖峰。交流發(fā)電機(jī)在汽車電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，沒有它的話，你的電池就會沒電。

 

所有這些討論過的情況形成對汽車前端設(shè)計(jì)中，如何保護(hù)控制元件、傳感器和娛樂系統(tǒng)不受有害浪涌、電壓瞬態(tài)、靜電放電 (ESD) 和出現(xiàn)在電力線路上的噪聲影響的主要挑戰(zhàn)。瞬態(tài)電壓抑制器 (TVS) 是一個針對汽車電子保護(hù)的低成本解決方案，并且具有幾個針對這些汽車應(yīng)用的重要參數(shù)，其中包括功率額定值、切斷電壓、擊穿電壓和最大擊穿電壓。由于TVS不能抑制全部問題的發(fā)生，你還必須確保你所使用下游DC/DC轉(zhuǎn)換器具有更高的VIN，這樣的話，系統(tǒng)就不會出現(xiàn)尖峰問題。

 

在前端電源中，當(dāng)系統(tǒng)將電池電壓轉(zhuǎn)換為處理器所需的電壓時，開關(guān)穩(wěn)壓器對于系統(tǒng)的總體功率密度和效率至關(guān)重要。使用開關(guān)穩(wěn)壓器的問題在于，它在運(yùn)行時產(chǎn)生噪聲。開關(guān)需要快速改變電氣條件；其中包括進(jìn)入開關(guān)的電流；開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓變化；以及輸出電壓紋波，還有與外部組件選型相關(guān)的其它因素。當(dāng)控制以很多方向循環(huán)的大量電能時，由于物理學(xué)原理，這些因素中的某些因素不能被改變。所有這些情況都會對電磁兼容性產(chǎn)生影響，簡稱為EMC。

 

汽車EMC的主要標(biāo)準(zhǔn)被稱為CISPR 25，其中包括數(shù)個等級，等級的劃分根據(jù)中斷設(shè)備要求的嚴(yán)格程度，以及需要多低的EMC。你經(jīng)常會聽到由收音機(jī)AM波段上的EMC所產(chǎn)生的噪聲。這種噪聲很煩人，所以需要用濾波來抑制這種噪聲。汽車專用開關(guān)穩(wěn)壓器被設(shè)計(jì)成通過架構(gòu)（電流模式是汽車應(yīng)用中最常見的架構(gòu)）、組件位置（盡可能靠近開關(guān)穩(wěn)壓器，數(shù)量盡可能少），以及器件引腳分配的組合來盡可能地降低電磁噪聲。你永遠(yuǎn)不可能消除這種噪聲，不過可以減少它們。

 

在TI，我們開發(fā)出了一款參考設(shè)計(jì)；這款設(shè)計(jì)使得前端汽車電源設(shè)計(jì)人員能夠符合所有這些汽車系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，并且解決這篇博文中討論的問題。

 

圖3—TI針對汽車后置攝像頭和先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的CISPR 25 5類多輸出參考設(shè)計(jì)。

 

圖3中顯示的這款TI Designs參考設(shè)計(jì)是一款符合CISPR 25 5類汽車標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾 (EMI) 經(jīng)優(yōu)化的多輸出設(shè)計(jì)。9W設(shè)計(jì)非常適合于那些支持冷啟動條件的寬范圍VIN汽車先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 應(yīng)用。此參考設(shè)計(jì)特有LM53603-Q1 DC/DC穩(wěn)壓器（用作降壓）、LM26420 DC/DC穩(wěn)壓器（用作雙降壓）和TPS60150開關(guān)電容器電壓轉(zhuǎn)換器（用作針對5V輸出的充電泵）。此設(shè)計(jì)接受4.5VIN至20VIN范圍內(nèi)的輸入電壓，并且在電流為1.0A、1.0A、1.0A和100mA時分別提供3.3V、2.5V、1.8V和5V電壓。它體積小、價格不高、高效，并且可針對ADAS和其它汽車相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行定制。四層印數(shù)電路板 (PCB) 的尺寸為65mm x 100mm。

 

針對汽車后置攝像頭和先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的CISPR 25 5類多輸出參考設(shè)計(jì)確保符合所有相關(guān)EMC、瞬變電壓，甚至是汽車電源設(shè)計(jì)工程師所面臨的尺寸限制。此設(shè)計(jì)還防止了之前討論到的故障條件，諸如雙電池和電池反接，這些故障通常情況下與開關(guān)穩(wěn)壓器無關(guān)，而是整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分。

 

其它資源：

 

●     在你的下一個汽車電源設(shè)計(jì)中考慮使用LM53603-Q1。

●     下載針對汽車后置攝像頭和先進(jìn)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的CISPR 25 5類多輸出參考設(shè)計(jì)。

●     立即在WEBENCH汽車電源設(shè)計(jì)工具中開始設(shè)計(jì)。

●     觀看視頻，“TI的LM53603-Q1高性能2.1MHz同步DC/DC轉(zhuǎn)換器。”

●     查看更多的TI汽車參考設(shè)計(jì)。

 

 

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