前端“预升压” 美信车载电源系统供电设计.doc
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1、前端“预升压” 美信车载电源系统供电设计简介随着汽车启停技术(空闲状态自动关闭引擎)应用的普及,越来越多的车载系统要求能够工作在较低的输入电压,低压输入往往发生在热启动(电池电压低于6V)或冷启动(电池电压低于3V)条件下。图1介绍了常见的汽车系统供电架构方案。在一些主电源为3.3V的供电系统中,前端采用低压差的buck转换器即可满足要求(CASE 1)。需要时,可以选择一路boost转换器将3.3V升压到5V (例如为CAN总线收发器供电)或更高电压(CASE2)。有些系统采用5V或更高电压供电,此时需要在前端进行预升压,保证buck的输入电压不会低于指定电压(CASE 3),本设计适用于后
2、者。图1. 汽车电源方案。汽车设计中,低电磁辐射也是一项重要的考核指标,特别是在敏感的AM频段。本设计中,电源的开关工作频率远高于AM频段(例如:开关频率在1.71MHz以上,位于MW频段的高端),进而解决了干扰问题。较高的开关频率也有助于减少系统尺寸,降低外围元件的成本。图2是开关电源的原理图,MAX15005升压控制器与MAX16952降压控制器相组合,配合外围电路提供合理的车载系统供电方案。两款IC均同步到控处理器或专用IC提供的外部2MHz时钟,便于优化电源的开关频率。电池正常供电的条件下,MAX15005不工作,通过MAX16952提供稳定的8V OUTB电压。冷启动时,由于电池电压
3、降低,则通过MAX15005提升节点OUTA的电压,确保MAX16952提供稳定的8V OUTB电压。两款IC的高可靠性,可以满足汽车环境中高达40V的抛负载。该方案已经通过测试,在OUTB节点提供高达20W的输出功率 (8V2.5A)。更换外围电路,可以获得更高的输出功率。图2. 开关电源原理图。MAX16952的外围元件1、输出电压和开关频率为了在OUTB端获得稳定的8V输出,需要合理选择反馈分压电阻(R22和R21)。选择R22 = 51K (MAX16952数据资料推荐低边电阻R22 100k),R21根据下式计算:(式1)式中,VFB = 1V (典型值)。选择标准阻值R22 = 3
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