用于汽車(chē)啟停系統的電源設計

為了控制燃油消耗，許多汽車(chē)制造商在下一代汽車(chē)中實(shí)現了“啟?！惫δ?，而且為數眾多的這種汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始上路。這些系統會(huì )在汽車(chē)停下來(lái)時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機，當腳從剎車(chē)踏板移動(dòng)到加速踏板——或者在使用手動(dòng)檔情況下釋放離合器踏板重新接入動(dòng)力時(shí)又自動(dòng)重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機。在城市行駛和停停走走的高峰時(shí)段這種功能非常有助于減少燃油消耗。

然而，這種系統也給汽車(chē)電子帶來(lái)了一些獨特的工程技術(shù)挑戰，因為在發(fā)動(dòng)機重啟時(shí)電池電壓可能降至6.0V或更低。另外，典型的電子模塊都包含有一個(gè)反極性的二極管，用于在汽車(chē)搭線(xiàn)啟動(dòng)又意外將搭線(xiàn)接反時(shí)保護汽車(chē)電路。這個(gè)二極管會(huì )使電池電壓再降低0.7V，因此可供下游電路使用的電壓只有5.3V甚至更低。由于許多模塊仍然需要5V電源供電，因此基本上沒(méi)有了余量，很難保證電路正常工作。

升壓供電

一種方法是升壓供電，即輸入較低的電壓，輸出較高的電壓。目前許多供應商在電子模塊前端采用某種類(lèi)型的升壓電源，這樣即使在因啟停系統造成的降壓條件下電子模塊也能正常工作。

與大多數工程問(wèn)題一樣，解決問(wèn)題的方法有許多。如果輸入端的電池電壓只是下降至6V，那么首選也是最簡(jiǎn)單的解決方案是尋找一款低壓降的線(xiàn)性穩壓器，這種穩壓器只需不到0.3V的壓差就能正常工作。這種方法適合電流要求較低的模塊，但是對電流需求較高的模塊來(lái)說(shuō)，這種方法是不合適的。

另外一種方法是用肖特基二極管或P溝道MOSFET代替用于前端電池反極性保護的標準P-N結二極管。肖特基二極管的前向壓降大約是標準整流管的一半，因此可以增加十分之幾伏的壓差余量。改用肖特基二極管相當簡(jiǎn)單，因為它與標準二極管一樣可以直接安裝在相同的PCB焊盤(pán)上，不需要修改版圖。

圖1：用P-FET實(shí)現電池反極性保護。

不過(guò)使用P溝道MOSFET要求修改PCB，還要增加一些額外的電路。

圖1表明需要三個(gè)元件：一個(gè)P-FET，一個(gè)齊納二極管和一個(gè)電阻。P-FET需要考慮尺寸大小以便能夠應付施加到模塊輸入端的電壓以及要求的負載電流。另外，要認真考慮系統的散熱要求，因為FET功耗等于電流的平方乘以FET的導通電阻。齊納二極管可以防止MOSFET柵極氧化物因過(guò)壓條件而損壞。大多數P-FET從柵極到源極連接可以承受15V至20V的電壓，因此齊納二極管的選型原則是必須能夠在這個(gè)電壓點(diǎn)之前鉗位。電阻將柵極拉到地，用于導通P-FET，但它也必須調整到合適的值。阻值不能太小，太小將允許太多的電流流經(jīng)齊納二極管，從而引起功耗問(wèn)題。然而，電阻阻值也不能太大，太大的話(huà)就不能可靠地使P-FET導通?？傊@種方法的指導思想是減少漏極到源極連接上的壓降。