車載電源適配器解決方案

　　升壓轉(zhuǎn)換器中的電源開關(guān)S，用一個工作在開關(guān)狀態(tài)的功率MOSFET 管實(shí)現(xiàn)，見圖2 。在柵極加上一系列脈沖后，功率管將不斷地處于通斷交替的狀態(tài)，改變通斷的時(shí)間比率，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。假設(shè)一個周期為t ，t =tON時(shí)，脈寬調(diào)制脈沖的正脈沖被送到功率管的柵極，K導(dǎo)通;當(dāng)t =tOFF時(shí)，送到K管上的調(diào)制脈沖變成零伏或負(fù)偏壓，S 處于截止?fàn)顟B(tài)。

　　上式表明了輸出電壓UOUT和功率管開關(guān)時(shí)間之間的關(guān)系。由于tOFF時(shí)間較短，采用低功耗的二極管和電容，使其不超過安全工作區(qū)，否則，可能會導(dǎo)致器件過熱而損壞。該升壓轉(zhuǎn)換器的電流和電壓波形如圖3 所示。

　　圖3 占空比50 %時(shí)電壓和電流波形

　　波形(3)顯示電感線圈的紋波電流，增大線圈的尺寸能降低紋波，但同時(shí)也增加了器件的物理尺寸。線圈不能太小，否則無法在MOSFET 截止時(shí)提供足夠的能量，使輸出電壓的調(diào)節(jié)能力變差。本設(shè)計(jì)用到的線圈為56 μH。

　　所有的控制功能由Unitrode 公司生產(chǎn)PWM 芯片UC3843 來完成，它具有反饋電壓比較、誤差放大、脈寬調(diào)制、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)等功能[4]。該芯片為功率管產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，通過檢測輸出的電壓和電流信號來控制開關(guān)管的通斷和調(diào)整輸出電壓。輸入和輸出電壓在一系列低功耗的電容作用下變得平滑。主要電路如圖4 所示。輸入端并聯(lián)的四個大容量電解電容(C1 ～C4 )起到電源濾波的作用，C5用來濾除電路工作時(shí)產(chǎn)生的高頻諧波成分。線圈L1是由幾個不同長度漆包線并聯(lián)，以減少表面對高速轉(zhuǎn)換的影響。大功率開關(guān)元件K1采用IR 公司的IRL2505 ，該器件的源極/漏極電阻在工作時(shí)只有8 mΩ，故功耗非常低。肖特基二極管D1采用TO220 的封裝，最大工作電壓為45 V，正向?qū)▔航禐?。63 V 時(shí)的電流為16 A。低ESR 的電解電容C6 ～C9用于平滑輸出電壓，減小紋波電壓。電容C10用于高頻去耦。輸出電壓由R1 、R2 、R3和P1分壓，送入IC1的電壓反饋輸入端。IC 的時(shí)鐘頻率由RC 網(wǎng)絡(luò)R8和C13決定，工作頻率約為42kHz 。由R12 、C15和C16構(gòu)成的電源去耦電路以確保IC1工作的可靠性。

　　3 測 試

　　電源適配器在正常運(yùn)行時(shí)各電量及效率見表1 。

　　其高效率(通常是95 %)不但能降低汽車電池的負(fù)荷，同時(shí)也降低了適配器內(nèi)部的功耗。PCB 尺寸比筆記本本身的電源適配器要小。

　　圖4 主電路原理圖

　　表1 測試結(jié)果及效率

　　4 結(jié)束語

　　本文提出了一種車載電源12 V DC/19 V DC 解決方案，利用汽車蓄電池為筆記本電腦提供持續(xù)電力。該方案不僅能滿足普通用戶自駕游出行時(shí)的需求，也能使行業(yè)用戶如公路、工商、稅務(wù)稽查、公安與地質(zhì)等野外汽車流動作業(yè)隨時(shí)保證筆記本電腦的供電，充分發(fā)揮筆記本電腦的無線辦公特性。