前端“預升壓” 美信車載電源系統供電設計
加入技術交流群
簡介
隨著汽車啟停技術（空閑狀態自動關閉引擎）應用的普及，越來越多的車載系統要求能夠工作在較低的輸入電壓，低壓輸入往往發生在熱啟動（電池電壓低于6V）或冷啟動（電池電壓低于3V）條件下。圖1介紹了常見的汽車系統供電架構方案。
在一些主電源為3.3V的供電系統中，前端采用低壓差的buck轉換器即可滿足要求（CASE 1）。需要時，可以選擇一路boost轉換器將3.3V升壓到5V （例如為CAN總線收發器供電）或更高電壓（CASE2）。有些系統采用5V或更高電壓供電，此時需要在前端進行“預升壓”，保證buck的輸入電壓不會低于指定電壓（CASE 3），本設計適用于后者。
圖1. 汽車電源方案。
汽車設計中，低電磁輻射也是一項重要的考核指標，特別是在敏感的AM頻段。本設計中，電源的開關工作頻率遠高于AM頻段（例如：開關頻率在1.71MHz以上，位于MW頻段的高端），進而解決了干擾問題。較高的開關頻率也有助于減少系統尺寸，降低外圍元件的成本。
圖2是開關電源的原理圖，MAX15005升壓控制器與MAX16952降壓控制器相組合，配合外圍電路提供合理的車載系統供電方案。兩款IC均同步到控處理器或專用IC提供的外部2MHz時鐘，便于優化電源的開關頻率。電池正常供電的條件下，MAX15005不工作，通過MAX16952提供穩定的8V OUTB電壓。冷啟動時，由于電池電壓降低，則通過MAX15005提升節點OUTA的電壓，確保MAX16952提供穩定的8V OUTB電壓。兩款IC的高可靠性，可以滿足汽車環境中高達40V的拋負載。該方案已經通過測試，在OUTB節點提供高達20W的輸出功率 （8V@2.5A）。更換外圍電路，可以獲得更高的輸出功率。
圖2. 開關電源原理圖。
MAX16952的外圍元件
1、輸出電壓和開關頻率
為了在OUTB端獲得穩定的8V輸出，需要合理選擇反饋分壓電阻（R22和R21）。選擇R22 = 51KΩ （MAX16952數據資料推薦低邊電阻R22 100kΩ），R21根據下式計算：
（式1）
式中，VFB = 1V （典型值）。
選擇標準阻值R22 = 360kΩ ，典型輸出電壓為：
（式2）
假設阻值誤差為1%，最小和最大OUTB輸出電壓為：
評論