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前端预升压美信车载电源系统供电设计

发布时间:2020-02-03 05:40:17 阅读: 来源:子母床厂家

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 (8V@2.5A)。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 = 51KΩ (MAX16952数据资料推荐低边电阻R22 100kΩ),R21根据下式计算:

(式1)

式中,VFB = 1V (典型值)。

选择标准阻值R22 = 360kΩ ,典型输出电压为:

(式2)

假设阻值误差为1%,最小和最大OUTB输出电压为:

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