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應用于汽車(chē)自動(dòng)空調的電子解決方案
作者：
時(shí)間：2014-01-21
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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在當今的汽車(chē)設計中，空調已是標準的舒適性配置。從功能上講，當今的汽車(chē)空調實(shí)際上是將加熱、制冷及通風(fēng)等功能一體化，成為汽車(chē)加熱、通風(fēng)空調(HVAC)系統(本文將簡(jiǎn)稱(chēng)為“汽車(chē)空調”)。從調節方式講，汽車(chē)空調包括手動(dòng)空調、半自動(dòng)空調及自動(dòng)空調。本文將專(zhuān)門(mén)圍繞汽車(chē)自動(dòng)空調進(jìn)行探討，介紹安森美半導體相應的電源供電、電機驅動(dòng)及分立元件等方案，幫助設計人員選擇適合的產(chǎn)品，用于汽車(chē)自動(dòng)空調設計。
汽車(chē)空調系統包含加熱及通風(fēng)系統、空調制冷及電子控制單元(ECU)等不同子系統。在加熱及通風(fēng)子系統，新鮮空氣從外部的管道通向車(chē)廂內部，提升乘客的舒適性及安全性。進(jìn)入的空氣流過(guò)小的發(fā)熱芯，連接到發(fā)動(dòng)機的冷卻系統?？照{制冷子系統則通過(guò)不斷蒸發(fā)和冷凝，將車(chē)內的熱量轉移到外面的空氣中，在降低車(chē)內溫度的同時(shí)也降低濕度。圖1是典型的汽車(chē)自動(dòng)空調界面，圖2則是系統架構圖。 
汽車(chē)空調的電源供電
如圖2的汽車(chē)空調系統架構圖所示，汽車(chē)空調系統需要為微控制器(MCU)、各種傳感器、驅動(dòng)器、存儲器等供電。常見(jiàn)的汽車(chē)電池電壓包括12 V或24 V。如果采用24 V系統供電，則需要高耐壓產(chǎn)品，加強熱管理，提升電源能效并控制成本。如果采用12 V系統供電，則成本更具優(yōu)勢，要求較低靜態(tài)電流及采用優(yōu)化的封裝。不同供電電壓也涉及到不同的汽車(chē)空調電源供電架構圖，如下圖所示。但無(wú)論是哪種架構，都會(huì )用低壓降(LDO)穩壓器將24 V或12 V電壓轉換為5 V。安森美半導體提供陣容豐富的LDO產(chǎn)品，表1列出的是適合于汽車(chē)空調應用的LDO。它們能夠承受高輸入電壓，提供低靜態(tài)電流，通過(guò)的汽車(chē)行業(yè)AEC-Q100認證，符合汽車(chē)空調應用要求。 
汽車(chē)中的外部傳感器必須采用穩定的電源，即LDO跟隨穩壓器(或稱(chēng)電壓跟隨器)。這些LDO跟隨穩壓器必須得到充分保護，以防諸如對地短路、電池短路、電池反接等故障；同時(shí)，其輸出電壓必須與參考電壓高度一致。安森美半導體提供具有完善保護功能的電壓跟隨器NCV8184，為外部傳感器供電。NCV8184是一款單片LDO跟隨穩壓器，提供可調節的緩沖輸出電壓，且密切匹配參考輸入電壓(精度達±3 mV)。這器件的輸出電流能力為70 mA，在50 mA電流時(shí)的典型壓降僅為0.35 V；靜態(tài)電流僅為70 μA。
用于汽車(chē)空調的電機驅動(dòng)器
根據不同的地區及不同汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)的配置需求，汽車(chē)空調風(fēng)門(mén)執行器可以采用不同的拓撲結構，如直流電機、單極性步進(jìn)電機及雙極性步進(jìn)電機。
最常見(jiàn)的風(fēng)門(mén)執行器是直流電機，并集成位置傳感器，將風(fēng)門(mén)位置信號反饋給微控制器。為控制直流電機的正轉或反轉，需要使用2個(gè)高邊(HS)開(kāi)關(guān)及2個(gè)低邊(LS)開(kāi)關(guān)組成全橋電路。通常情況下，這些高邊或低邊開(kāi)關(guān)已經(jīng)集成各種完善的保護，如過(guò)壓保護、過(guò)載保護及過(guò)溫保護等。在步進(jìn)電機方面，單極性步進(jìn)電機需使用4個(gè)低邊開(kāi)關(guān)，而雙極性步進(jìn)電機需使用4個(gè)高邊開(kāi)關(guān)和4個(gè)低邊開(kāi)關(guān)。
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