昂佳汽車應(yīng)急啟動電源設(shè)計的基本原則

隨著汽車應(yīng)急啟動電源行業(yè)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，昂佳的每個設(shè)計師在設(shè)計汽車電源架構(gòu)時都必須遵循六項(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)動機(jī)關(guān)閉的時候，汽車電源的標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為12V；當(dāng)發(fā)動機(jī)使用時，電源電壓應(yīng)為14.4V。但是，我們使用汽車電源時受環(huán)境、條件等因素影響，電壓也許會達(dá)到±100V。ISO7637-1行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義了汽車電池的電壓波動范圍。除了ISO7637-1，還有一些針對燃?xì)獍l(fā)動機(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，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，設(shè)備會迅速的發(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，散熱能力會明顯降低。

在電源電壓進(jìn)行低壓(例如：3.3V)轉(zhuǎn)換時，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，LDO 能夠提供相對較高的性價比。

在電源電壓進(jìn)行低壓(例如：3.3V)，功率達(dá)到3W時，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)動機(jī)時，仍會有少數(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，但不會把時間和金錢花費(fèi)在改造傳統(tǒng)的電源設(shè)計。對于一些新的開發(fā)平臺成本很高，設(shè)計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。

5、布局及位置：電源的整體性能會限制PCB元件布局

和電源設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計、、噪聲靈敏度、多層板的一系列問題以及其它布板限制都會制約高芯片集成電源的設(shè)計。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)計人員根據(jù)具體的項(xiàng)目需求實(shí)際出發(fā)。　　

6、電磁的輻射

在時間的變遷中電磁輻射會逐漸與電場中產(chǎn)生，電場的頻率和輻射決定了輻射強(qiáng)度，一個工作電路會直接被其他的電路所干擾。比如，安全氣囊可能會被無線電頻道的干擾導(dǎo)致可誤動作，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。

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