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汽车电源设计趋势分析:从线性方案迈向开关方案

安森美?? 2015年04月14日 ?? 收藏1

混合线性/开关电源(SMPS)方案典型用于汽车ADAS系统和启停系统

随着车辆主动安全系统的重要性的与日俱增,先进驾驶辅助系统(ADAS)逐渐从高档车应用扩展至中低档车,它通过协助驾驶员控制车辆的复杂过程以提供更安全便利的驾驶体验如自适应巡航控制、盲点监控、车道偏离警报、夜视、车道保持协助、以及具自动转向和制动措施的碰撞警报系统。下一代ADAS系统将可令驾驶体验进一步自动化,如:用智能手机app协助自动停车;搭载V2X通讯系统实现车辆与车辆或车辆与外界环境的即时信息交换,从而大大缓解交通堵塞,减少交通事故的发生;通过介质雷达传感器平台识别事故隐患,作出灵敏反应并自主采取行动,提供多重安全功能的同时降低成本。

图二:ADAS系统
图二:ADAS系统

这就需要配以系统基础芯片(SBC), 通过通信技术如以太网成功连接车辆中的各部分如摄像头、GPS、雷达和旋转编码器来实现。由于ADAS系统高集成度的复杂性,系统设计师需要为其选择高精度和可定制的电源和功率模块,为电源部分提供专用功能如看门狗功能、电源监控冗余功能以及电压监控功能,以保证符合ISO26262标准的汽车安全完整性(ASLI) B等级,实现整车功能性安全和更安全的驾驶体验。

图三:以太网SBC技术实现ADAS的集成要求
图三:以太网SBC技术实现ADAS的集成要求

随着燃油经济性标准和规范的二氧化碳排放协议的推行,启停系统的市场需求日益增加。所谓启停系统,即在汽车行驶过程中临时停车的时候自动熄火,需要继续前进时系统自动重启内燃机,从而减少发动机空闲的时间,以减少燃油消耗和二氧化碳排放。

内燃机无法自行启动,需要外力引发燃烧循环。这是启动电机的用途所在,当插入点火开关钥匙并将开关扭至“开”,启动电机启动。然而,启动电机转动曲柄发动引擎需要的电流量非常大,导致在启动阶段汽车电池电压显著下降。为避免启动阶段的压降,混合线性/SMPS方案被进一步改进,于降压稳压器和电池供电的LDO之间添加启停预升压器(如图一右上角所示),它基于点火开关打开和关闭,以满足启停系统的低压启动。预升压器通常采用大功率集中式多相升压和分布式小功率单相升压等方法,用以避免电压骤降导致的异常,并符合12 V系统的 ISO 16750标准。

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汽车电源管理? ADAS系统? 开关电源设计?

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