設計汽車電源時需考慮的問題
發布時間:2021-05-12 責任編輯:wenwei
【導讀】選xuan擇ze汽qi車che電dian源yuan集ji成cheng電dian路lu時shi,常chang常chang忽hu視shi的de不bu是shi數shu據ju表biao上shang的de規gui格ge,而er是shi元yuan器qi件jian在zai最zui終zhong設she計ji中zhong的de工gong作zuo方fang式shi。這zhe是shi因yin為wei數shu據ju表biao中zhong涵han蓋gai了le集ji成cheng電dian路lu的de性xing能neng,但dan並bing沒mei有you說shuo明ming元yuan件jian如ru何he在zai閉bi環huan係xi統tong中zhong工gong作zuo,以yi及ji如ru何he與yu係xi統tong中zhong的de其qi他ta元yuan件jian相xiang互hu作zuo用yong。在zai為wei汽qi車che設she計ji選xuan擇ze前qian端duan電dian源yuan時shi,這zhe一yi點dian顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。與yu電dian池chi直zhi接jie連lian接jie的de電dian源yuan需xu要yao效xiao率lv高gao、尺寸小而且非常安靜。為什麼要這樣呢?
TI的新型LM53635-Q1穩壓器不僅僅是一個轉換器,它還是采用對惡劣環境敏感的先進處理器和傳感器將變速箱、引擎和製動等汽車電動機械係統嘈雜、惡劣環境與高度複雜的電子控製單元(ECU)連lian接jie起qi來lai的de電dian源yuan調tiao節jie電dian路lu。前qian端duan電dian源yuan還hai需xu要yao管guan理li雙shuang電dian池chi和he負fu載zai突tu降jiang等deng故gu障zhang和he用yong戶hu情qing況kuang。本ben文wen將jiang說shuo明ming在zai設she計ji汽qi車che電dian源yuan時shi需xu考kao慮lv哪na些xie問wen題ti,以yi及ji為wei了le更geng好hao地di管guan理li挑tiao戰zhan需xu要yao為wei設she計ji添tian加jia哪na些xie功gong能neng。本ben文wen還hai將jiang介jie紹shaoTI的新產品36V、2.1MHz同步降壓穩壓器。
一輛現代汽車上有許多節約燃油的功能;qizhongyixianggongnengjiushiqitingcaozuo。dangqichepaiduidenghouhuozhedenghonglvdengshi,qichetingxiahuijihuoqitinggongneng,guanbifadongjiyijieyueranyou。lingyizhongchengweilengqidongdeqingkuanghuiduixitongzaochengxiangsidedianzifuzai。fadongjideqidonghuiduixitongchanshenghendadefuzai,yinqidianchidianyadexiajiang。
zaiqitinghuolengqidongdeqingkuangxia,dianyahuiturandafuxiajiang,shijiangyazhuanhuanqishiquzuoyong。zaiyixieqingkuangxia,huoxuyaozaidianluzhongshiyongshengyazhuanhuanqilaizhichixitong。ruguoshejidedianyuanzhichidianyaturanjiangdi,jiukeyijieshengshengyadezhichu,yijiyuzengjiadeyuanjianxiangguandechengben、空間和功耗。
接近100%的占空比、非工作時間非常短和低導通電阻高端場效應晶體管(FET)電阻的組合使得LM53635-Q1(見圖1)能夠在滿負載和全工作溫度範圍條件下支持電壓降至0.6V以下,同時為下遊電源保持穩壓功能,而不增加設計的複雜程度。

圖1:LM53635-Q1電壓降
由於汽車中使用的線束日益複雜、係統中的ECU節點數量不斷增加等原因,提供低電磁幹擾(EMI)的電源變得更加重要。每一個線束和ECU都會產生在汽車周圍傳播的噪聲,影響其他應用。考慮到安全應用數量不斷增加,低電磁幹擾功能也備受期待。TI在設計LM53635-Q1時采用了幾項技術來降低電磁幹擾。
一項技術是根據LM53635-Q1調節和過濾使用的被動元件的最佳位置進行設計封裝布局。如圖2所示,使用的引腳使得高頻輸入電容(在開關節點兩側接地)呈對稱分布,GND與開關之間產生的電感降低,從而去除噪聲。

圖2:高頻CIN電容位置
另(ling)外(wai),以(yi)特(te)定(ding)的(de)方(fang)式(shi)進(jin)行(xing)封(feng)裝(zhuang),能(neng)夠(gou)去(qu)除(chu)封(feng)裝(zhuang)內(nei)部(bu)的(de)寄(ji)生(sheng)回(hui)路(lu)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong),降(jiang)低(di)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)振(zhen)鈴(ling)噪(zao)聲(sheng),開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)振(zhen)鈴(ling)是(shi)產(chan)生(sheng)噪(zao)聲(sheng)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)(見圖3)。如果能在源頭上降低噪聲,則無需解決增加元件引起的問題。

圖3:LM53635-Q1的開關節點
降低係統噪聲的另一項技術是展頻,展頻能夠調節中心開關頻率(此案例中為2.1MHz),yizhixiebohezixiebo。zhanpin,zhengruqimingchengsuoshi,duijiangdizhengtizaofengfeichangyouxiao,danbuhuiyingxiangzaodi。danshi,yinweizhanpinnenggouchuligaopinxiebo,youzhuyumanzutongchangfeichangyangedeyuanshishebeizhizaoshang(OEM)的電磁幹擾標準,使印刷電路板設計更簡單,降低濾波元件的尺寸和成本。
圖4為30MHz至108MHz頻帶的LM53635-Q1,左圖為展頻關閉,右圖為展頻開啟。
為滿足CISPR25第5類限製(最嚴格的規範)而消除300MHz至108MHz電磁幹擾

圖4:使用展頻抑製高頻諧波
xuyaokefudezhuyaotiaozhanzhiyishiyinkongjianxianzhihezhouweihuanjingzaochengdefarewenti。jintianxuduoqicheshejichangchangjichengdaoyongyujixiegongnengdeyiyoudewaixinghechicundangzhong,huojinjinjichengdaoqicheshejidekongxiankongjianzhong。houshijingjiushiyigehenhaodelizi。zaiguoqu,houshijingshishoudongcaozuodejiandanshebei,danxianzaiquejichengleyuelaiyueduodedianziqijian,shixianzhaoxiangjidengxingongneng。kaolvdaotaiyangzhaosherehehoushijingdewaikecailiao(通常是塑料),印刷電路板上電子器件的溫度能達到105℃。電源要小到能夠管理集成的電子器件,同時還需要具備很高的效率,不會引起自身發熱。TI設計的LM53635-Q1效率高,能夠降低損耗,並以2.1MHz頻率工作,讓電源所需其他元件的尺寸盡可能小,從而管理熱量和尺寸問題。參見圖5。

圖5:LM53635-Q1以2.1MHz工作時的效率
保(bao)持(chi)質(zhi)量(liang)對(dui)於(yu)汽(qi)車(che)設(she)計(ji)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao),在(zai)設(she)計(ji)安(an)全(quan)相(xiang)關(guan)係(xi)統(tong)時(shi)尤(you)其(qi)如(ru)此(ci)。可(ke)焊(han)性(xing)往(wang)往(wang)是(shi)可(ke)靠(kao)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)之(zhi)一(yi)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)焊(han)縫(feng)質(zhi)量(liang),可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)多(duo)項(xiang)技(ji)術(shu);其中一項技術為可潤濕側翼。參見圖6。可(ke)潤(run)濕(shi)側(ce)翼(yi)是(shi)在(zai)封(feng)裝(zhuang)邊(bian)沿(yan)切(qie)割(ge)出(chu)空(kong)腔(qiang)的(de)工(gong)藝(yi),使(shi)得(de)引(yin)腳(jiao)側(ce)能(neng)夠(gou)進(jin)行(xing)更(geng)多(duo)可(ke)視(shi)潤(run)濕(shi),便(bian)於(yu)光(guang)學(xue)檢(jian)測(ce)。該(gai)技(ji)術(shu)非(fei)常(chang)有(you)用(yong),因(yin)為(wei)無(wu)需(xu)對(dui)封(feng)裝(zhuang)進(jin)行(xing)X射線檢測即可確保焊接充分,同時保障了焊縫的完整性。

圖6:LM53635-Q1使用的可潤濕側翼工藝
zhengrubenbowenqianmianqiangtiaode,zaishejiqichedianyuanshihaixuyaokaolvhenduowenti,xuyaokaolvweishejizengjianaxiegongnengshisuomianlindetiaozhangengyiyuguanli。zhiyoulijiezhexiewentihou,cainengshixiangengkuaisudesheji、更小的解決方案和更低的成本。觀看視頻,了解如何使用TI的LM53635-Q1來解決汽車電磁幹擾、發熱和係統挑戰。
其他信息:
● 獲得更多關於TI 2.1 MHz汽車轉換器家族的信息。
● 在你的下一個設計中考慮使用LM53635-Q1。
● 下載《汽車信息娛樂電源係統參考設計》了解汽車信息娛樂係統的完全關閉電池前端電源。
● 閱讀博文“汽車應用可潤濕側翼QFN封裝”獲得關於可潤濕側翼封裝的更多信息。
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