圖1-搭線電纜正確連接時的電池。

 

汽車系統(tǒng)設計人員必須準備應對兩種可能由搭線著車時所犯錯誤而導致的情況：電池反接，雙電池情況。當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，一個二極管將保護系統(tǒng)，但是，與此同時，一個二極管會在正常運行時產生系統(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?？赡芨浇梢越o你的車搭線的車輛只有卡車。這就會產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)產生了很大的壓力。

 

拋負載是工程師在設計系統(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，所以這個情況不是由電池反接等人為錯誤造成的。

 

圖2-拋負載情況圖。

 

拋負載（如圖2中所見）在交流發(fā)電機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。這個斷開產生了會擊穿整個系統(tǒng)的大電壓尖峰。交流發(fā)電機在汽車電力系統(tǒng)運行中發(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計中，如何保護控制元件、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的低成本解決方案，并且具有幾個針對這些汽車應用的重要參數(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，當系統(tǒng)將電池電壓轉換為處理器所需的電壓時，開關穩(wěn)壓器對于系統(tǒng)的總體功率密度和效率至關重要。使用開關穩(wěn)壓器的問題在于，它在運行時產生噪聲。開關需要快速改變電氣條件；其中包括進入開關的電流；開關節(jié)點電壓變化；以及輸出電壓紋波，還有與外部組件選型相關的其它因素。當控制以很多方向循環(huán)的大量電能時，由于物理學原理，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生影響，簡稱為EMC。

 

汽車EMC的主要標準被稱為CISPR 25，其中包括數(shù)個等級，等級的劃分根據(jù)中斷設備要求的嚴格程度，以及需要多低的EMC。你經(jīng)常會聽到由收音機AM波段上的EMC所產生的噪聲。這種噪聲很煩人，所以需要用濾波來抑制這種噪聲。汽車專用開關穩(wěn)壓器被設計成通過架構（電流模式是汽車應用中最常見的架構）、組件位置（盡可能靠近開關穩(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)出了一款參考設計；這款設計使得前端汽車電源設計人員能夠符合所有這些汽車系統(tǒng)標準，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駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的CISPR 25 5類多輸出參考設計。

 

圖3中顯示的這款TI Designs參考設計是一款符合CISPR 25 5類汽車標準的電磁干擾 (EMI) 經(jīng)優(yōu)化的多輸出設計。9W設計非常適合于那些支持冷啟動條件的寬范圍VIN汽車先進駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 應用。此參考設計特有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開關電容器電壓轉換器（用作針對5V輸出的充電泵）。此設計接受4.5VIN至20VIN范圍內的輸入電壓，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和其它汽車相關應用進行定制。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駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的CISPR 25 5類多輸出參考設計確保符合所有相關EMC、瞬變電壓，甚至是汽車電源設計工程師所面臨的尺寸限制。此設計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穩(wěn)壓器無關，而是整個系統(tǒng)設計的一部分。

 

其它資源：

 

●     在你的下一個汽車電源設計中考慮使用LM53603-Q1。

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●     立即在WEBENCH汽車電源設計工具中開始設計。

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

●     查看更多的TI汽車參考設計。

 

 

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