一種用于汽車啟停系統的電源設計方案

電壓突降到5V以下

對于給定應用來說，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以下會怎樣?一些制造商發現在“冷啟動”條件下電壓會降至4.5V。如果發生這種情況，那么就需要使用開關電源來提升輸入電壓。三種最常見的開關電源分別是升壓電源、降壓/升壓電源以及SEPIC電源。

升壓電源使用一個電感、一個N-FET、一個二極管和一個電容。這是最簡單的設計，但也存在一些缺點。如果輸出短路的話就沒辦法保護了，因為從輸入到輸出是一條直通的路徑。另外，當輸入電壓上升到超過輸出電壓設定值時，將沒有辦法阻止輸出電壓同時上升，因為輸入電壓可以通過電感和二極管直通輸出端。

舉例來說，汽車上的大多數模塊必須通過甩負載測試。在這種測試過程中會產生一個電壓尖峰并施加到Vin端。在使用升壓電源的情況下，這個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電壓。

另外一種可能性是同相降壓/升壓設計。這種方案只使用一個電感和一個電容，但需要兩個開關和兩個二極管。不過這種方案允許設計師在輸入電壓高過輸出電壓時防止輸出電壓繼續上升。通過切斷第一個開關(FET1)，這種方案還能防止輸出短路帶來的影響。這種設計的缺點在于效率，因為兩個二極管和兩個開關都會發生損耗。

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圖2：各種升壓電源。

單端初級電感轉換器(SEPIC) 設計的版圖非常類似于直接升壓轉換器，只不過它增加了一個到地的電感和一個隔直流電容，好處是輸出端不再有短路問題，因為現在輸出端串聯了一個隔直流電容。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，正如所有開關拓撲表明的那樣，仍然需要電池反極性保護機制，因為反向電流仍然會通過FET的體二極管從地回流到輸入電壓。

總之，在使用啟停交流發電機系統時需要考慮許多問題。本文只是簡單討論了電子模塊用的電源，實際上還有其它因素需要考慮。例如，當這些電壓急降時內部和外部照明會變暗。內部燈光閃爍雖然令人惱火，但還不是關鍵，而剎車燈和大燈則直接影響安全性，因此也需要相應的電源解決方案使它們保持正常工作。幸運的是，如今市場上已經有相應的解決方案可以解決這些問題。