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行業(yè)信息

汽車自動啟停系統(tǒng)對電源的影響及非同步升壓轉(zhuǎn)換器方案

來源:時間:2014-07-12 09:45

如今,汽車用戶越來越關(guān)注油耗,期望節(jié)省燃油支出,而這也能幫助減少對環(huán)境的影響。為了了配合此趨勢,汽車制造商們紛紛采用各種途徑來降低油耗,其中一種途徑就是在新車型中應(yīng)用自動“啟動/停止”(Start/Stop)功能,幫助降低油耗。

  所謂自動啟停功能,就是汽車因為堵車或等紅燈而停下來時,這些創(chuàng)新的系統(tǒng)自動關(guān)閉發(fā)動機(熄火);而當(dāng)駕駛?cè)说哪_從剎車踏板移向油門踏板時,就自動重新啟動發(fā)動機(點火)。這就幫助降低市區(qū)駕車及停停走走式交通繁忙期時不必要的油耗,降低排放。

  自動啟停系統(tǒng)對汽車電源系統(tǒng)的影響及常見電源方案

  但這樣的創(chuàng)新系統(tǒng)也為汽車電子設(shè)計帶來一些獨特挑戰(zhàn)。因為當(dāng)發(fā)動機重新啟動時,電池電壓可能驟降至6.0 V甚至更低。傳統(tǒng)汽車電源架構(gòu)中,典型電子模塊包含反極性二極管,用于在汽車跳接啟動(jump started)而跳接線纜反向的事件中保護電子電路。保護電路本身產(chǎn)生壓降,使下游電路電壓僅為5.5 V或更低。由于許多模塊仍要求5 V供電,過低的壓差使降壓電源沒有足夠余量來正常工作。因此,傳統(tǒng)的汽車電源架構(gòu)不適用于自動啟停系統(tǒng)。
 要為自動啟停系統(tǒng)選擇適當(dāng)?shù)碾娫醇軜?gòu),常見的方案有三種(見圖2)。一種方案是采用低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器,或是低壓降開關(guān)電源。另一種方案是采用升降壓電源作為初級電源。第三種方案是在初級高壓降壓電源之前,采用前置升壓電源。
安森美半導(dǎo)體用于啟停系統(tǒng)的改進型前置升壓電源方案——NCV8876

  安森美半導(dǎo)體應(yīng)用于汽車自動啟停系統(tǒng)的非同步升壓控制器NCV8876,主要用于在汽車自動啟停時為后續(xù)電路提供足夠的工作電壓。它是一種改進型的前置升壓電源方案。

  NCV8876驅(qū)動外部N溝道MOSFET,使用內(nèi)部斜坡補償?shù)姆逯惦娏髂J娇刂?,集成了?nèi)部穩(wěn)壓器,為門極驅(qū)動器提供電荷。NCV8876采用2 V至45 V輸入電壓工作,能夠在冷啟動及45 V負載突降情況下工作。NCV8876在休眠模式下的靜態(tài)電流典型值僅為11 μA,適應(yīng)汽車應(yīng)用的低靜態(tài)電流要求。它在寬溫度范圍下提供±2%的輸出電壓精度。NCV8876采用SOIC8微型封裝,工作溫度范圍-40℃至150℃,能夠適應(yīng)汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求。
NCV8876具有狀態(tài)(STATUS)監(jiān)測功能,能為微控制器提供工作狀態(tài)信息。當(dāng)工作狀態(tài)為低電平時,NCV887工作;高電平時,NCV8876休眠。這器件可以透過外部電阻RDSC設(shè)定頻率。它還可內(nèi)部設(shè)定限流值、最大占空比等多項參數(shù)。NCV8876集成了多種保護功能,如逐周期限流保護、斷續(xù)模式過流保護及過熱關(guān)閉等。其它特性包括:峰值電流檢測、最小COMP電壓鉗位可提高切換時的響應(yīng)速度等??偟膩砜?,NCV8876應(yīng)用電路簡單,成本低,非常適合汽車啟停系統(tǒng)應(yīng)用。

  NCV8876工作原理

  NCV8876改進型前置升壓電源方案的原理是:電池電壓正常時,NCV8876進入休眠模式,僅消耗極低的靜態(tài)電流(典型值《 11 μA);而當(dāng)電池電壓降至設(shè)定電壓時,NCV8876自動喚醒,開始升壓工作。

  具體而言,當(dāng)汽車電池供電電壓下降到低于7.3 V(可工廠預(yù)設(shè))時,NCV8876自動啟用;而當(dāng)電池電壓降至低于6.8V時,NCV8876啟用升壓工作。因此,NCV8876可以保障后續(xù)電路有足夠的余量來恰當(dāng)?shù)剡M行降壓工作,供下游系統(tǒng)使用。
安森美半導(dǎo)體基于NCV8876的演示電路板測試顯示,在輸入電壓最低2.6 V條件下,輸出電壓為6.8 V,輸出電流為3.6 A,能夠使后續(xù)降壓轉(zhuǎn)換器恰當(dāng)工作,并為下游系統(tǒng)供電。
 總結(jié):

  汽車自動啟停系統(tǒng)幫助降低油耗及廢氣排放,但此創(chuàng)新功能也帶來獨特的工程設(shè)計挑戰(zhàn)。本文介紹了安森美半導(dǎo)體的最新前置升壓電源方案NCV8876的功能特點及工作原理,幫助設(shè)計人員應(yīng)用這非同步升壓控制器,為創(chuàng)新的汽車自動啟停系統(tǒng)開發(fā)簡單、低成本的電源方案。