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功率電感:論汽車電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)及考量(二)

2015/8/10

  在汽車應(yīng)用中,還需考慮到電源管理模塊不斷增長的復(fù)雜性,要求處理更高電流情況的能力、低轉(zhuǎn)儲(chǔ)、雙電池轉(zhuǎn)移乃至需要小工作電流等等,為系統(tǒng)選擇合適的高能效電源方案。

  滿足低壓啟動(dòng)的混合線性/開關(guān)電源方案

  在各國紛紛推行日趨嚴(yán)苛的燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的二氧化碳排放協(xié)議的背景下,啟停系統(tǒng)的市場需求日益增加。所謂啟停系統(tǒng),即在汽車行駛過程中臨時(shí)停車的時(shí)候自動(dòng)熄火,需要繼續(xù)前進(jìn)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)重啟內(nèi)燃機(jī),從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)空閑的時(shí)間,以減少燃油消耗和二氧化碳排放。

  內(nèi)燃機(jī)無法自行啟動(dòng),需要外力引發(fā)燃燒循環(huán)。這是啟動(dòng)電機(jī)的用途所在,當(dāng)插入點(diǎn)火開關(guān)鑰匙并將開關(guān)扭至“開”,啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)。然而,啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄發(fā)動(dòng)引擎需要的電流量非常大,導(dǎo)致在啟動(dòng)階段汽車電池電壓顯著下降。為避免啟動(dòng)階段的壓降,可在降壓穩(wěn)壓器和電池供電的LDO之間添加啟停預(yù)升壓器,它基于點(diǎn)火開關(guān)打開和關(guān)閉,以滿足啟停系統(tǒng)的低壓啟動(dòng)。預(yù)升壓器通常采用大功率集中式多相升壓和分布式小功率單相升壓等方法,用以避免電壓驟降導(dǎo)致的異常,并符合12 V系統(tǒng)的 ISO 16750標(biāo)準(zhǔn)。如安森美半導(dǎo)體的非同步升壓控制器NCV8876,采用2 V至45 V輸入電壓工作,能夠在冷啟動(dòng)及45 V負(fù)載突降情況下工作,其工作原理是:電池電壓正常時(shí),NCV8876進(jìn)入休眠模式;而當(dāng)電池電壓降至設(shè)定電壓時(shí),NCV8876自動(dòng)喚醒,開始升壓工作。NCV8876還集成了多種保護(hù)功能,如逐周期限流保護(hù)、斷續(xù)模式過流保護(hù)及過熱關(guān)閉等。其它特性包括:峰值電流檢測、小COMP電壓鉗位可提高切換時(shí)的響應(yīng)速度等,工作溫度范圍-40℃至150℃,非常適合汽車啟停系統(tǒng)應(yīng)用。

  ADAS采用混合線性/開關(guān)電源方案增加輸出功率

  隨著車輛主動(dòng)安全系統(tǒng)的重要性的與日俱增, ADAS逐漸從高檔車應(yīng)用擴(kuò)展至中檔車,它通過協(xié)助駕駛員控制車輛的復(fù)雜過程以提供更安全便利的駕駛體驗(yàn)如自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)監(jiān)控、車道偏離警報(bào)、夜視、車道保持協(xié)助、以及具自動(dòng)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)措施的碰撞警報(bào)系統(tǒng)。下一代ADAS將可令駕駛體驗(yàn)進(jìn)一步自動(dòng)化,如:用智能手機(jī)app協(xié)助自動(dòng)停車;搭載V2X通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛與車輛或車輛與外界環(huán)境的即時(shí)信息交換,從而大大緩解交通堵塞,減少交通事故的發(fā)生;通過介質(zhì)雷達(dá)傳感器平臺(tái)識(shí)別事故隱患,作出靈敏反應(yīng)并自主采取行動(dòng),提供多重安全功能的同時(shí)降低成本。

  這就需要配以系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC), 通過通信技術(shù)如以太網(wǎng)成功連接車輛中的各部分如攝像頭、GPS、雷達(dá)和旋轉(zhuǎn)編碼器來實(shí)現(xiàn)。由于ADAS高集成度的復(fù)雜性,系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要為其選擇高精度和可定制的電源和功率模塊,為電源部分提供專用功能如看門狗功能、電源監(jiān)控冗余功能以及電壓監(jiān)控功能,以保證符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的汽車安全完整性(ASLI) B等級,實(shí)現(xiàn)整車功能性安全和更安全的駕駛體驗(yàn)。

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