安森美半導(dǎo)體為您分析汽車電源轉(zhuǎn)型

2015年04月15日16:45:09 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

如今，隨著人們對(duì)汽車的便利性、安全性、舒適性以及環(huán)保節(jié)能的要求越來(lái)越高，汽車已由較初的以機(jī)械部件為主演變至機(jī)電一體化，且對(duì)電子技術(shù)的依賴程度不斷提高，越來(lái)越多的電子模塊被集成以向汽車使用者提供更多功能。然而，這趨勢(shì)也令汽車電子工程師面臨更多的挑戰(zhàn)：數(shù)字元件的增多導(dǎo)致電源電壓下降以及元件內(nèi)電流上升，加上政府法規(guī)對(duì)二氧化碳排放的要求日趨嚴(yán)苛，以及消費(fèi)者對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求，工程師需要從電源管理模塊的設(shè)計(jì)方面考慮如何降低功耗，減小靜態(tài)電流，提升系統(tǒng)能效并符合各種環(huán)境法規(guī)及安全標(biāo)準(zhǔn)。

電源能效

盡量提升電源能效一直是設(shè)計(jì)的一個(gè)核心目標(biāo)。從熱力學(xué)角度來(lái)講，現(xiàn)實(shí)世界的能量轉(zhuǎn)移并不完美，由于散熱和其他系統(tǒng)損耗等因素，輸入功率永遠(yuǎn)不可能等于輸出功率。這由電源能效來(lái)衡量，也就是輸出功率除以輸入功率的比值。

我們假定線性穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)電源都有2.5 W的額定功率，以及5 V輸出電壓和0.5 A輸出電流，那么線性穩(wěn)壓器需要6 W的輸入功率（損失的3.5 W歸咎于穩(wěn)壓器散熱），能效為41%，而開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器僅需2.8 W的輸入功率，能效高達(dá)90%。

因此，開(kāi)關(guān)方案提供比線性方案更高的能效。對(duì)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，了解從線性方案邁向開(kāi)關(guān)方案的設(shè)計(jì)考量及其對(duì)設(shè)計(jì)的影響是很有必要的。

開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)考量

根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的工作原理，通過(guò)導(dǎo)通和關(guān)斷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)輸入電壓進(jìn)行增加/減小/逆變的脈沖調(diào)制，這是優(yōu)于線性方案只能減小輸入電平的又一優(yōu)勢(shì)。然而，開(kāi)關(guān)方案也有很多弊端，由于其復(fù)雜的反饋回路，外部元件較線性方案多且需要更多的PCB面積，再加上開(kāi)關(guān)的性質(zhì)導(dǎo)致其除噪性能差。

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