用于汽車啟停系統(tǒng)的電源設(shè)計

為了控制燃油消耗，許多汽車制造商在下一代汽車中實現(xiàn)了“啟?！惫δ埽覟閿?shù)眾多的這種汽車已經(jīng)開始上路。這些系統(tǒng)會在汽車停下來時關(guān)閉發(fā)動機，當(dāng)腳從剎車踏板移動到加速踏板——或者在使用手動檔情況下釋放離合器踏板重新接入動力時又自動重新啟動發(fā)動機。在城市行駛和停停走走的高峰時段這種功能非常有助于減少燃油消耗。

然而，這種系統(tǒng)也給汽車電子帶來了一些獨特的工程技術(shù)挑戰(zhàn)，因為在發(fā)動機重啟時電池電壓可能降至6.0V或更低。另外，典型的電子模塊都包含有一個反極性的二極管，用于在汽車搭線啟動又意外將搭線接反時保護汽車電路。這個二極管會使電池電壓再降低0.7V，因此可供下游電路使用的電壓只有5.3V甚至更低。由于許多模塊仍然需要5V電源供電，因此基本上沒有了余量，很難保證電路正常工作。

升壓供電

一種方法是升壓供電，即輸入較低的電壓，輸出較高的電壓。目前許多供應(yīng)商在電子模塊前端采用某種類型的升壓電源，這樣即使在因啟停系統(tǒng)造成的降壓條件下電子模塊也能正常工作。

與大多數(shù)工程問題一樣，解決問題的方法有許多。如果輸入端的電池電壓只是下降至6V，那么首選也是最簡單的解決方案是尋找一款低壓降的線性穩(wěn)壓器，這種穩(wěn)壓器只需不到0.3V的壓差就能正常工作。這種方法適合電流要求較低的模塊，但是對電流需求較高的模塊來說，這種方法是不合適的。

另外一種方法是用肖特基二極管或P溝道MOSFET代替用于前端電池反極性保護的標(biāo)準(zhǔn)P-N結(jié)二極管。肖特基二極管的前向壓降大約是標(biāo)準(zhǔn)整流管的一半，因此可以增加十分之幾伏的壓差余量。改用肖特基二極管相當(dāng)簡單，因為它與標(biāo)準(zhǔn)二極管一樣可以直接安裝在相同的PCB焊盤上，不需要修改版圖。

圖1：用P-FET實現(xiàn)電池反極性保護。

不過使用P溝道MOSFET要求修改PCB，還要增加一些額外的電路。

圖1表明需要三個元件：一個P-FET，一個齊納二極管和一個電阻。P-FET需要考慮尺寸大小以便能夠應(yīng)付施加到模塊輸入端的電壓以及要求的負(fù)載電流。另外，要認(rèn)真考慮系統(tǒng)的散熱要求，因為FET功耗等于電流的平方乘以FET的導(dǎo)通電阻。齊納二極管可以防止MOSFET柵極氧化物因過壓條件而損壞。大多數(shù)P-FET從柵極到源極連接可以承受15V至20V的電壓，因此齊納二極管的選型原則是必須能夠在這個電壓點之前鉗位。電阻將柵極拉到地，用于導(dǎo)通P-FET，但它也必須調(diào)整到合適的值。阻值不能太小，太小將允許太多的電流流經(jīng)齊納二極管，從而引起功耗問題。然而，電阻阻值也不能太大，太大的話就不能可靠地使P-FET導(dǎo)通?？傊@種方法的指導(dǎo)思想是減少漏極到源極連接上的壓降。