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汽车应急启动电源工作原理(以六大方面详解)

来源:昂佳汽车应急启动电源 点击:发表时间:2019-09-11

在人人都使用手机的智能时代,其电量续航问题也成为了人们一大关注点,因此,移动电源(俗称充电宝)应运而生,以便捷式出行,简单快速充电,受到广大用户喜爱;甚至你现在随意逛个商场、奶茶店,前台都会准备着共享充电宝,十分方便。

手机的电量续航解决了,老司机们可就不愿意了,咱们的汽车亏电无法启动怎么解决呢?只能搭电?叫救援?OK,商家们在移动电源的基础上,研发出了汽车应急启动电源,专为亏电汽车供电打火,保证续航;汽车应急启动电源的问世,同样是不同凡响,在整个车友界都有着它的话题,就拿最近比较热议的:汽车应急启动电源工作原理是什么?下面来给大家讲讲。

前面我们提到,汽车应急启动电源大多是移动电源厂家研发生产,因为移动电源制作门槛低,熟悉简单的电路就行,所以做汽车应急启动电源的工厂大多都没有核心的产品技术,电池电芯被充当一个组装整合的程序,这样的产品以低廉的价格卖给消费者,影响使用安全和行业平衡。这里我们以六方面来讲解汽车应急启动电源的原理是怎样的。

一、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。我们常见的汽车蓄电池电压范围为9V~16V,当发动机关闭时,汽车蓄电池的标称电压为12V;发动机工作时,蓄电池电压在14.4V左右。在不同条件下,瞬态 电压也可能 达到±100V。ISO7637-1行业标准定义了 汽车蓄电池的电压波动范围。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,任何新标准只要是涉及到汽车安全都要求系统具有过压和欠压、防反冲保护。

二、散热,散热需要根据DC-DC转换器的最低效率进行设计。在空气流通差,或者没有空气流通的应用场合下,如果环境温度较高,且外壳存在热源,设备会迅速发热。这就好比,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。

将电池电压转换成低压(比如: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。这也正是汽车应急启动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。

三、静态工作电流(IQ)及关断电流(ISD)。随着汽车中电子控制单元(ECU)数量的快速增长,汽车蓄电池消耗的总电流也不断增长。即使发动机关闭并且电池电量耗尽时,有些ECU单元仍然保持 工 作。为了保证静态工作电流IQ在可控范围内,大多数OEM厂商开始对每个ECU的IQ加以限制。例如欧盟提出的要求是:100μA/ECU。绝大多数欧盟 汽车标准规定ECU的IQ典型值低于100μA。始终保持工作状态的器件,例如:CAN收发器、实时时钟和微控制器的电流损耗是ECU IQ的主要考虑因素,电源设计需要考虑最小IQ预算。

四、成本控制,对于成本和规格的折中是影响电源材料清单的重要因素。对于大批量生产的产品,成本是设计中需要考虑的重要因素。PCB类型、散热能力、允许选择的封装及其它设计约束条件实际受限于特定项目的预算。例如,使用4层板FR4和单层板CM3,PCB的散热能力就会有很大差异。

五、位置/布局,在电源设计中PCB和元件布局会限制电源的整体性能。结构设计、电路板布局、噪声灵敏度、多层板的互连问题以及其它布板限制都会制约高芯片集成电源的设计。而利用负载点电源产生所有必要的电源也会导致高成本,将众多元件集于单一芯片并不理想。电源设计人员需要根据具体的项目需求平衡整体的系统性能、机械限制和成本。

六、电磁辐射,随着时间的变化电场会产生电磁辐射,辐射强度取决于频率和幅度,一个工作电路所产生的电磁干扰会直接影响另一电路。为了避免这些负面影响,OEM厂商针对ECU单元制定了最大电磁辐射限制。

为保持电磁辐射(EMI)在受控范围内,DC-DC转换器的类型、拓扑结构、外围元件选择、电路板布局及屏蔽都非常重要。经过多年的积累,电源IC设计者研究出了各种限制EMI的技术。外部时钟同步、高于AM调制频段的工作频率、内置MOSFET、软开关技术、扩频技术等都是速锐得近年推出的EMI抑制方案。


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