用于汽車(chē)啟停系統的電源設計

對于給定應用來(lái)說(shuō)，上述方案的一種或幾種組合也許就能解決問(wèn)題了。但如果輸入電壓真的降到了5V以下會(huì )怎樣？一些制造商發(fā)現在“冷啟動(dòng)”條件下電壓會(huì )降至4.5V。如果發(fā)生這種情況，那么就需要使用開(kāi)關(guān)電源來(lái)提升輸入電壓。三種最常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)電源分別是升壓電源、降壓/升壓電源以及SEPIC電源。

升壓電源使用一個(gè)電感、一個(gè)N-FET、一個(gè)二極管和一個(gè)電容。這是最簡(jiǎn)單的設計，但也存在一些缺點(diǎn)。如果輸出短路的話(huà)就沒(méi)辦法保護了，因為從輸入到輸出是一條直通的路徑。另外，當輸入電壓上升到超過(guò)輸出電壓設定值時(shí)，將沒(méi)有辦法阻止輸出電壓同時(shí)上升，因為輸入電壓可以通過(guò)電感和二極管直通輸出端。

舉例來(lái)說(shuō)，汽車(chē)上的大多數模塊必須通過(guò)甩負載測試。在這種測試過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生一個(gè)電壓尖峰并施加到Vin端。在使用升壓電源的情況下，這個(gè)電壓尖峰將直接傳播到輸出端。因此如果傳播的是40V尖峰電壓，那么連接到Vout端的所有電路都必須能夠承受這個(gè)電壓。

另外一種可能性是同相降壓/升壓設計。這種方案只使用一個(gè)電感和一個(gè)電容，但需要兩個(gè)開(kāi)關(guān)和兩個(gè)二極管。不過(guò)這種方案允許設計師在輸入電壓高過(guò)輸出電壓時(shí)防止輸出電壓繼續上升。通過(guò)切斷第一個(gè)開(kāi)關(guān)(FET1)，這種方案還能防止輸出短路帶來(lái)的影響。這種設計的缺點(diǎn)在于效率，因為兩個(gè)二極管和兩個(gè)開(kāi)關(guān)都會(huì )發(fā)生損耗。

圖2：各種升壓電源。

單端初級電感轉換器(SEPIC)設計的版圖非常類(lèi)似于直接升壓轉換器，只不過(guò)它增加了一個(gè)到地的電感和一個(gè)隔直流電容，好處是輸出端不再有短路問(wèn)題，因為現在輸出端串聯(lián)了一個(gè)隔直流電容。輸出端也不再受輸入電壓的影響，因此可以低于或高于輸入電壓。需要注意的是，正如所有開(kāi)關(guān)拓撲表明的那樣，仍然需要電池反極性保護機制，因為反向電流仍然會(huì )通過(guò)FET的體二極管從地回流到輸入電壓。

總之，在使用啟停交流發(fā)電機系統時(shí)需要考慮許多問(wèn)題。本文只是簡(jiǎn)單討論了電子模塊用的電源，實(shí)際上還有其它因素需要考慮。例如，當這些電壓急降時(shí)內部和外部照明會(huì )變暗。內部燈光閃爍雖然令人惱火，但還不是關(guān)鍵，而剎車(chē)燈和大燈則直接影響安全性，因此也需要相應的電源解決方案使它們保持正常工作。幸運的是，如今市場(chǎng)上已經(jīng)有相應的解決方案可以解決這些問(wèn)題。