基于ISO7637標(biāo)準(zhǔn)的車載電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電源系統(tǒng)包括防反接保護(hù)、浪涌保護(hù)、共模扼流、π型濾波和DC/DC處理五個(gè)部分。各部分工作原理如下：防反接保護(hù)使用一個(gè)普通二極管就可以實(shí)現(xiàn)。浪涌保護(hù)包括一個(gè)PPTC和TVS管，可以有效抑制類似于脈沖5的干擾。PPTC是熱敏電阻器，電阻隨溫度升高而增加。TVS是瞬態(tài)電壓抑制二極管，其具體選型原則后面詳細(xì)介紹。當(dāng)有脈沖5干擾進(jìn)入電源線路時(shí)，TVS會(huì)動(dòng)作，對流向后端電路的瞬間電流進(jìn)行分流，而受保護(hù)的后端電壓被限制在TVS兩端的箝制電壓。PPTC的動(dòng)作速度慢于TVS，在大電流的作用下，PPTC呈高阻，會(huì)斷開后級(jí)電路，可以起到減少TVS瀉流時(shí)間，保護(hù)TVS的功能。共模扼流部分是一個(gè)共模扼流圈，能有效抑制高頻共模噪聲，提高電源電路的抗電磁干擾，同時(shí)抑制電路自身向外發(fā)射干擾。π型濾波電路進(jìn)一步濾除噪聲，凈化進(jìn)入后端電路的電源。DC/DC處理根據(jù)實(shí)際應(yīng)用完成各種類電源轉(zhuǎn)換，例如5V、3.3V、1.8V等。本電源系統(tǒng)選用車載級(jí)的DC/DC芯片A8498。它具有8～50V的寬電壓輸入范圍。輸出可調(diào)，范圍為0.8～24V。輸出驅(qū)動(dòng)能力達(dá)到3A，能滿足各種后端負(fù)載的需求。其輸入管腳邊上配備一大一小兩個(gè)電容，除了濾除噪聲，還具有儲(chǔ)能的作用，其中極性大電容C5使用高品質(zhì)鉭電容。因?yàn)锳8498的最低工作電壓為8V，在遇到脈沖4的干擾時(shí)，電壓跌落會(huì)達(dá)到6V，為保證在跌落的短瞬間A8498仍能提供正常輸出，大電容的容值要足夠大，在輸入電壓跌落時(shí)能提供足夠儲(chǔ)能。方案實(shí)際測試結(jié)果表明電容C5的值至少要為220μF。

電源系統(tǒng)的詳細(xì)電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 電源系統(tǒng)電路圖

類似于脈沖5的浪涌脈沖具有能量大、作用時(shí)間短的特點(diǎn)，會(huì)對系統(tǒng)電路造成不可修復(fù)的破壞，因此對脈沖5的抑制是整個(gè)前端保護(hù)電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。首先要確定整個(gè)被保護(hù)系統(tǒng)的最大輸入電壓，A8498的最大耐壓值為50V，所以在發(fā)生脈沖5的浪涌沖擊時(shí)，TVS管必須能把電壓鉗制在50V以下。TVS管選型有幾個(gè)重要參數(shù)：可承受的反向電壓Vrwm、反向崩潰電壓Vbr、抑制電壓Vc。Vrwm必須大于系統(tǒng)的正常輸入工作電壓，以防止TVS管對正常輸入電壓進(jìn)行動(dòng)作。Vbr和Vc要小于被保護(hù)電路的最大耐壓值，同時(shí)盡量接近該值。TVS管的額定最大功率必須大于類似脈沖5干擾的最大功率，以防止被擊壞。