安森美半導(dǎo)體分析汽車電源轉(zhuǎn)型
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圖二：ADAS系統(tǒng)
這就需要配以系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC), 通過(guò)通信技術(shù)如以太網(wǎng)成功連接車輛中的各部分如攝像頭、GPS、雷達(dá)和旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于ADAS系統(tǒng)高集成度的復(fù)雜性，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要為其選擇高精度和可定制的電源和功率模塊，為電源部分提供專用功能如看門狗功能、電源監(jiān)控冗余功能以及電壓監(jiān)控功能，以保證符合ISO26262標(biāo)準(zhǔn)的汽車安全完整性(ASLI) B等級(jí)，實(shí)現(xiàn)整車功能性安全和更安全的駕駛體驗(yàn)。
圖三：以太網(wǎng)SBC技術(shù)實(shí)現(xiàn)ADAS的集成要求
隨著燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的二氧化碳排放協(xié)議的推行，啟停系統(tǒng)的市場(chǎng)需求日益增加。所謂啟停系統(tǒng)，即在汽車行駛過(guò)程中臨時(shí)停車的時(shí)候自動(dòng)熄火，需要繼續(xù)前進(jìn)時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)重啟內(nèi)燃機(jī)，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)空閑的時(shí)間，以減少燃油消耗和二氧化碳排放。
內(nèi)燃機(jī)無(wú)法自行啟動(dòng)，需要外力引發(fā)燃燒循環(huán)。這是啟動(dòng)電機(jī)的用途所在，當(dāng)插入點(diǎn)火開關(guān)鑰匙并將開關(guān)扭至“開”，啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)。然而，啟動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄發(fā)動(dòng)引擎需要的電流量非常大，導(dǎo)致在啟動(dòng)階段汽車電池電壓顯著下降。為避免啟動(dòng)階段的壓降，混合線性/SMPS方案被進(jìn)一步改進(jìn)，于降壓穩(wěn)壓器和電池供電的LDO之間添加啟停預(yù)升壓器（如圖一右上角所示），它基于點(diǎn)火開關(guān)打開和關(guān)閉，以滿足啟停系統(tǒng)的低壓?jiǎn)?dòng)。預(yù)升壓器通常采用大功率集中式多相升壓和分布式小功率單相升壓等方法，用以避免電壓驟降導(dǎo)致的異常，并符合12 V系統(tǒng)的 ISO 16750標(biāo)準(zhǔn)。
開關(guān)電源方案典型用于駕駛信息系統(tǒng)
駕駛信息系統(tǒng)包括車輛內(nèi)外的信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及娛樂(lè)系統(tǒng)，是汽車發(fā)展的主要部分。油耗、車速、導(dǎo)航、娛樂(lè)及ADAS系統(tǒng)等信息都可通過(guò)儀表盤和中控面板向駕駛員顯示。Nvidia、Intel等廠商不斷提升系統(tǒng)集成能力并開發(fā)智能解決方案，通過(guò)圖形處理器集成和連接各種不同車輛的功能。由于系統(tǒng)內(nèi)部需要進(jìn)行大量的計(jì)算，所以駕駛信息系統(tǒng)屬于高功率應(yīng)用，可采用開關(guān)電源方案。單相/多相SMPS作為用于駕駛信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，可根據(jù)實(shí)時(shí)使用狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)，減少不必要的功耗。安森美半導(dǎo)體的NCV8901系列是集成降壓SMPS的轉(zhuǎn)換器，輸出電流為1.2 A，工作頻率為2 MHz，輸入電壓范圍4.5 V 至36 V，可耐受40 V拋負(fù)載電壓，芯片工作結(jié)溫為-40℃至150℃，體積小，輸出精度高，可在駕駛信息系統(tǒng)中使用。
汽車電源朝48 V 系統(tǒng)進(jìn)發(fā)
因應(yīng)不斷提升的節(jié)能減排的需求/規(guī)范，輕型48 V系統(tǒng)銷量近十年來(lái)一直在增長(zhǎng)。48 V結(jié)構(gòu)由12 V和48 V網(wǎng)絡(luò)組成，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)雙向輸出的SMPS相連，結(jié)合傳統(tǒng)的12 V或14 V網(wǎng)絡(luò)，像大多數(shù)傳統(tǒng)車輛一樣采用鉛酸電池。一個(gè)48 V鋰離子電池配備一個(gè)獨(dú)立的48 V網(wǎng)絡(luò)。12 V網(wǎng)絡(luò)處理傳統(tǒng)的負(fù)載：照明、點(diǎn)火、娛樂(lè)、音頻系統(tǒng)以及電子模塊。48 V系統(tǒng)支持主動(dòng)底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)和再生制動(dòng)。48 V結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)在于它結(jié)合了雙壓設(shè)置及眾所周知的啟停技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，更有效地捕捉車輛制動(dòng)能量，為不斷增加的電氣負(fù)載提供更高功率，同時(shí)提升可能高達(dá)15%的燃油能效；此外，它還減小傳送到負(fù)載的電流、減少線束重量從而提升電源能效。
結(jié)語(yǔ)
汽車行業(yè)相關(guān)的電源管理模塊的復(fù)雜性不斷增長(zhǎng)，線性穩(wěn)壓器已不能滿足高能效的需求，演變出將線性穩(wěn)壓器和開關(guān)電源并聯(lián)的混合開關(guān)電源，典型用于ADAS系統(tǒng)和啟停系統(tǒng)，以及開關(guān)電源典型用于駕駛信息系統(tǒng)，乃至仍受討論但可進(jìn)一步提升燃油能效的48 V 架構(gòu)/系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)論在小功率還是大功率應(yīng)用中都盡可能地提升能效、降低能耗，符合政府的環(huán)境法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn)，滿足汽車消費(fèi)者對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求。
評(píng)論