用于汽車啟停系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)

對(duì)于給定應(yīng)用來說，上述方案的一種或幾種組合也許就能解決問題了。但如果輸入電壓真的降到了5V以下會(huì)怎樣？一些制造商發(fā)現(xiàn)在“冷啟動(dòng)”條件下電壓會(huì)降至4.5V。如果發(fā)生這種情況，那么就需要使用開關(guān)電源來提升輸入電壓。三種最常見的開關(guān)電源分別是升壓電源、降壓/升壓電源以及SEPIC電源。

升壓電源使用一個(gè)電感、一個(gè)N-FET、一個(gè)二極管和一個(gè)電容。這是最簡單的設(shè)計(jì)，但也存在一些缺點(diǎn)。如果輸出短路的話就沒辦法保護(hù)了，因?yàn)閺妮斎氲捷敵鍪且粭l直通的路徑。另外，當(dāng)輸入電壓上升到超過輸出電壓設(shè)定值時(shí)，將沒有辦法阻止輸出電壓同時(shí)上升，因?yàn)檩斎腚妷嚎梢酝ㄟ^電感和二極管直通輸出端。

舉例來說，汽車上的大多數(shù)模塊必須通過甩負(fù)載測(cè)試。在這種測(cè)試過程中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓尖峰并施加到Vin端。在使用升壓電源的情況下，這個(gè)電壓尖峰將直接傳播到輸出端。因此如果傳播的是40V尖峰電壓，那么連接到Vout端的所有電路都必須能夠承受這個(gè)電壓。

另外一種可能性是同相降壓/升壓設(shè)計(jì)。這種方案只使用一個(gè)電感和一個(gè)電容，但需要兩個(gè)開關(guān)和兩個(gè)二極管。不過這種方案允許設(shè)計(jì)師在輸入電壓高過輸出電壓時(shí)防止輸出電壓繼續(xù)上升。通過切斷第一個(gè)開關(guān)(FET1)，這種方案還能防止輸出短路帶來的影響。這種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于效率，因?yàn)閮蓚€(gè)二極管和兩個(gè)開關(guān)都會(huì)發(fā)生損耗。

圖2：各種升壓電源。

單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)設(shè)計(jì)的版圖非常類似于直接升壓轉(zhuǎn)換器，只不過它增加了一個(gè)到地的電感和一個(gè)隔直流電容，好處是輸出端不再有短路問題，因?yàn)楝F(xiàn)在輸出端串聯(lián)了一個(gè)隔直流電容。輸出端也不再受輸入電壓的影響，因此可以低于或高于輸入電壓。需要注意的是，正如所有開關(guān)拓?fù)浔砻鞯哪菢?，仍然需要電池反極性保護(hù)機(jī)制，因?yàn)榉聪螂娏魅匀粫?huì)通過FET的體二極管從地回流到輸入電壓。

總之，在使用啟停交流發(fā)電機(jī)系統(tǒng)時(shí)需要考慮許多問題。本文只是簡單討論了電子模塊用的電源，實(shí)際上還有其它因素需要考慮。例如，當(dāng)這些電壓急降時(shí)內(nèi)部和外部照明會(huì)變暗。內(nèi)部燈光閃爍雖然令人惱火，但還不是關(guān)鍵，而剎車燈和大燈則直接影響安全性，因此也需要相應(yīng)的電源解決方案使它們保持正常工作。幸運(yùn)的是，如今市場上已經(jīng)有相應(yīng)的解決方案可以解決這些問題。