降压转换器可在汽车应用中实现高效的电源转换
|
在本文中，了解降压转换器在汽车电源设计中的作用，并探讨在选择降压转换器时要考虑的一些要求。 电源转换器对于当今汽车（从汽油或柴油发动机汽车到混合动力汽车和电动汽车）的高效供电至关重要。初级降压转换器对于解决技术挑战和简化汽车电源系统设计非常有用。 汽车应用中的电源挑战 由于引擎盖下集成的电子设备数量不断增加，汽车的动力系统设计变得越来越复杂。 如今，大多数车辆都包含多种用于改善驾驶性能和用户体验的功能，包括 GPS 系统、免提通话、车载信息娱乐、高级驾驶辅助系统 (ADAS) 等。尽管这些特性对最终用户有利，但它们带来了技术挑战，包括更高的功率要求、更多的电噪声 (EMI) 和更高的工作温度。 随着汽车越来越像“车轮上的计算机”，电源转换的考虑变得越来越重要。 引擎盖下的电源效率低下和不断增加的 EMI 典型的电源设计旨在保持车辆中的电源恒定。但是，这可能会导致噪音问题。由于电源的非线性特性，“始终开启”设计会产生更多的 EMI。此外，更多的电子设备集成到更小的几何形状中会导致“串扰”，这会通过电容或电感耦合降低电源效率。 静态或待机电流也是一个关键的考虑因素。它是指保持电源转换器在轻负载模式 (LLM) 下正常工作所需的最小电流。较低的静态电流水平通过最小化功耗和延长电池寿命来提高电源效率。 更高的工作温度 由于发动机和传动系统的散热，汽车应用中的工作温度正在升高。这些较高的温度可能会影响电源电路的可靠性，使组件更容易出现故障。 热管理的基本要求包括过流、过压和过温保护。许多汽车制造商指定组件符合行业标准，例如 AEC-Q100 压力测试，以确保引擎盖下典型升高条件下的可靠性。 汽车降压转换器的作用 现代车辆的不同部分需要多个电压等级。例如，电动汽车和混合动力汽车使用 48VDC 电源（是传统汽车和卡车使用的 12VDC 总线的四倍）。然而，仪表板部分的 USB 端口仅需要 5V。 同样，由电池或超级电容器和交流发电机提供的电压在发动机控制单元 (ECU) 中可能不足，必须提高到足够的水平。由于汽车板网电压在很宽的范围内变化，DC-DC 电源转换器被用作交叉解决方案，以实现所需的电源电压。 降压转换器可实现电源中的 DC-DC 转换，以将高输入电压降压至较低的输出电压。它们的工作原理是将输入能量临时存储在电感器或变压器的磁场中，并以不同的电压水平将其提供给不同的负载。 高效的电源转换可以降低 EMI、降低功耗并延长电池寿命。初级降压转换器的汽车应用包括集群系统、车载信息娱乐、LED 照明模块和远程信息处理中的电压调节。 降压转换器选择要求 对于许多设计人员来说，选择合适的降压转换器归结为以下标准： 更高的开关频率：降压转换器中的高开关频率改善了负载瞬态响应，并允许在电源中使用更小的电容器和电感器。低输入电压操作：宽输入电压范围和低电压操作对于关键负载必须始终保持正常工作至关重要——无论其他领域的功率要求如何。一个很好的例子是在冷启动期间保持关键系统在线，此时电压可降至 3.5V。低静态电流：尽管电力需求不断增加，但当今汽车仍希望延长电池寿命。理想情况下，降压转换器应具有非常低的静态电流，这有助于通过在调节低负载或零负载时消耗更少的功率来延长电池寿命。推荐用于汽车应用的最大待机电流为 100μA。 |
