汽车电源架构设计的六项基本原则

　　多数汽车的电源架构在设计时都要遵循最基本的原则，但不是每个设计师都对这些原则有很透彻的了解。本文将对汽车电源设计应遵循的六大基本原则进行一一的讲解，让设计师的基本功更加扎实。

　以下是汽车电源架构在设计时需要遵循的六项基本原则。

　　1、输入电压VIN范围：12V电池电压的瞬变范围决定了电源转换IC的输入电压范围

　　典型的汽车电池电压范围为9V至16V，发动机关闭时，汽车电池的标称电压为12V；发动机工作时，电池电压在14.4V左右。但是，不同条件下，瞬态 电压也可能达到±100V。ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。图1和图2所示波形即为ISO7637标准给出的部分波形，图中显 示了高压汽车电源转换器需要满足的临界条件。除了ISO7637-1，还有一些针对燃气发动机定义的电池工作范围和环境。大多数新的规范是由不同的OEM 厂商提出的，不一定遵循行业标准。但是，任何新标准都要求系统具有过压和欠压保护。

　　2、散热考虑：散热需要根据DC-DC转换器的最低效率进行设计

　　空气流通较差甚至没有空 气流通的应用场合，如果环境温度较高（》 30°C），外壳存在热源（》 1W），设备会迅速发热（》 85°C）。例如，大多数音频放大器需要安装在散热片上，并需要提供良好的空气流通条件以耗散热量。另外，PCB材料和一定的覆铜区域有助于提高热传导效 率，从而达到最佳的散热条件。如果不使用散热片，封装上的裸焊盘的散热能力限制在2W至3W （85°C）。随着环境温度升高，散热能力会明显降低。

　　将电池电压转换成低压（例如：3.3V）输出时，线性稳压器将损耗75%的输入功率，效率极低。为了提供1W的输出功率，将会有3W的功率作为热量消耗 掉。受环境温度和管壳/结热阻的限制，将会明显降低1W最大输出功率。对于大多数高压DC-DC转换器，输出电流在150mA至200mA范围时，LDO 能够提供较高的性价比。

　　将电池电压转换成低压（例如：3.3V），功率达到3W时，需要选择高端开关型转换器，这种转换器可以提供30W以上的输出功率。这也正是汽车电源制造商通常选用开关电源方案，而排斥基于LDO的传统架构的原因。

　　大功率设计（》 20W）对于热管理要求比较严格，需要采用同步整流架构。为了获得高于单个封装的散热能力，避免封装“发热”，可以考虑使用外部MOSFET驱动器。