汽車應急啟動電源設計制造要考慮哪些因素?


1、電壓VIN范圍:12V電源電壓的瞬變范圍決定了電源轉換IC的輸入電壓范圍,最普遍的汽車應急電源電壓范圍為9V至16V,當發動機關閉的時候,汽車電源的標準電壓應為12V;當發動機使用時,電源電壓應為14.4V。但是,我們使用汽車電源時受環境、條件等因素影響,電壓也許會達到100V。ISO7637-1行業標準定義了汽車電池的電壓波動范圍。除了ISO7637-1,還有一些針對燃氣發動機定義的電池工作環境和范圍。不同的汽車應急啟動電源OEM廠商提(ti)出了不同的新規范,不一(yi)定遵循行業(ye)標準(zhun)。但是,任何新標準(zhun)都應必須要求系統(tong)具有過壓(ya)保護(hu)和欠壓(ya)保護(hu)。
2、散(san)熱(re)(re)(re)考慮:我(wo)們(men)應根據DC-DC轉換器的(de)最低效率(lv)進(jin)行(xing)散(san)熱(re)(re)(re)設計,在(zai)空氣(qi)不流暢,甚至(zhi)沒有空氣(qi)流通的(de)實際場合(he),假設場合(he)內(nei)溫(wen)度較(jiao)高(gao)(30℃或更高(gao)),外殼(ke)接觸熱(re)(re)(re)源(1W)時,設備會迅速的(de)發(fa)熱(re)(re)(re),溫(wen)度逐漸的(de)升(sheng)高(gao)(≥85℃)。例如,一(yi)(yi)般情況下音(yin)頻放大(da)器需要安裝(zhuang)在(zai)散(san)熱(re)(re)(re)片上,而且需要提(ti)供良(liang)好的(de)空氣(qi)流通條件(jian)(jian)以(yi)散(san)發(fa)熱(re)(re)(re)量。另外,PCB材料和一(yi)(yi)定的(de)覆銅區域有助于(yu)提(ti)高(gao)熱(re)(re)(re)傳導效率(lv),從而達(da)到最佳的(de)散(san)熱(re)(re)(re)條件(jian)(jian)。如當散(san)熱(re)(re)(re)片不使(shi)用,封裝(zhuang)上的(de)裸焊盤的(de)散(san)熱(re)(re)(re)能(neng)力(li)限制在(zai)2W至(zhi)3W(85℃)。隨著場合(he)內(nei)溫(wen)度升(sheng)高(gao),散(san)熱(re)(re)(re)能(neng)力(li)會明顯降(jiang)低。
在電(dian)源電(dian)壓進(jin)行低壓(例如:3.3V)轉換時(shi)(shi),線性穩壓器將被損(sun)耗75%的(de)輸(shu)入(ru)功(gong)率,效率非常低。為了(le)制(zhi)造1W的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率,可能會有3W的(de)功(gong)率作為熱量消耗掉。受場(chang)合溫度和管殼/結熱阻的(de)限制(zhi),將會顯著的(de)降低1W最大輸(shu)出(chu)功(gong)率。對于普遍的(de)高(gao)壓DC-DC轉換器,輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)在150mA至(zhi)200mA范(fan)圍(wei)時(shi)(shi),LDO能夠提供相對較高(gao)的(de)性價比。
在電(dian)源電(dian)壓(ya)進行(xing)低壓(ya)(例如:3.3V),功率達到3w時(shi),應(ying)選擇高端開關型轉換(huan)器,這(zhe)(zhe)種轉換(huan)器可以提供30W以上的輸出功率。這(zhe)(zhe)成為了汽(qi)車電(dian)源制造商選擇開關電(dian)源方案的常用方式(shi),而(er)基于LDO的傳統架構被排(pai)斥的原因。
3、關斷電流(liu)(ISD)與靜態工作電流(liu)(1Q)
在(zai)汽(qi)(qi)車中電(dian)子控(kong)制單元(ECU)數(shu)量急劇(ju)上(shang)升中,汽(qi)(qi)車電(dian)池(chi)(chi)的(de)總電(dian)流消(xiao)耗也急劇(ju)的(de)增長(chang)。即便在(zai)電(dian)池(chi)(chi)電(dian)量耗盡(jin)并(bing)關閉(bi)發(fa)動機時,仍會有少數(shu)ECU單元依然(ran)處(chu)于(yu)工作(zuo)當(dang)中。OEM廠商普(pu)遍的(de)開始對每個(ge)ECU的(de)IQ予(yu)以(yi)限制就是為了(le)(le)確保靜態工作(zuo)電(dian)流IQ在(zai)可控(kong)范圍(wei)內(nei)。例如歐盟制定的(de)要(yao)求是:100uA/ECU。ECU的(de)IQ典型值低(di)于(yu)100uA成為了(le)(le)大部分(fen)歐盟汽(qi)(qi)車標準規定。一(yi)直持續工作(zuo)狀態的(de)器件,電(dian)源(yuan)設計需要(yao)考(kao)(kao)慮最小IQ預算,成為了(le)(le)一(yi)些器件電(dian)流損耗ECUIQ的(de)必(bi)然(ran)考(kao)(kao)慮因素,
4、控制(zhi)成(cheng)本(ben):影響(xiang)汽車(che)應急啟動電源材料清單的(de)必然因素(su)是(shi)對成(cheng)本(ben)和規(gui)格(ge)的(de)折(zhe)中考慮對于量產化的(de)產品(pin),設(she)計中需要考慮的(de)重要因素(su)是(shi)成(cheng)本(ben)。特定項目的(de)預算(suan)也(ye)成(cheng)為了(le)PCB類型、可以(yi)選擇的(de)封裝及其它設(she)計的(de)約束條(tiao)件。例如(ru),使(shi)用4層(ceng)板FR4和單層(ceng)板CM3,PCB的(de)散熱能力就會有很大差(cha)異(yi)。
項目預算的另一制(zhi)約(yue)條(tiao)件是:用戶能夠接受成本更高的ECU,但不會把時間和金(jin)錢花費在改造傳統的電源設(she)計。
5、布(bu)(bu)局及位(wei)置:電源(yuan)的(de)整體性能(neng)(neng)會限制(zhi)PCB元件布(bu)(bu)局和(he)(he)電源(yuan)設計中(zhong)結構(gou)設計、噪(zao)聲靈敏(min)度、多層板的(de)一系列問(wen)題以(yi)及其它布(bu)(bu)板限制(zhi)都會制(zhi)約高(gao)芯片(pian)集成(cheng)(cheng)電源(yuan)的(de)設計。而(er)將(jiang)眾多元件集于單一芯片(pian)并不理想,利用負載點電源(yuan)產(chan)生所有(you)必(bi)要的(de)電源(yuan)也會導致高(gao)成(cheng)(cheng)本的(de)產(chan)生。平(ping)衡整體的(de)系統(tong)性能(neng)(neng)、機械限制(zhi)和(he)(he)成(cheng)(cheng)本需(xu)要設計人(ren)員(yuan)根據具體的(de)項目需(xu)求實(shi)際出發(fa)。
電場(chang)(chang)的(de)(de)(de)頻率決定了(le)輻(fu)(fu)射強(qiang)度,一個(ge)工作(zuo)電路產生(sheng)的(de)(de)(de)電磁(ci)場(chang)(chang)會(hui)直接(jie)影響干(gan)擾(rao)其他的(de)(de)(de)電路正常(chang)工作(zuo)。比(bi)如,安(an)全氣囊(nang)可(ke)能會(hui)被(bei)無(wu)線電頻道的(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)導致可(ke)誤動作(zuo),這(zhe)(zhe)些負面(mian)影響不可(ke)消除(chu),針(zhen)對(dui)ECU單元制定了(le)最大電磁(ci)輻(fu)(fu)射限制,減(jian)小這(zhe)(zhe)些負面(mian)影響。
我們每(mei)個設(she)計(ji)師(shi)在設(she)計(ji)汽車(che)電源架構時都必須(xu)遵(zun)循六項基本原則,讓消費者的(de)權益得到保障,使(shi)汽車(che)應急(ji)啟動電源行業(ye)健康持續發展。

 




