汽车冷容易,成本效益Pre-Booster曲柄的条件

弗朗西斯Estragues

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2020年3月,起停功能预计将出现在越来越多的新车型从任何制造商。然而,这提出了一个挑战在汽车电子设计启动马达在寒冷的天气会使电池的电压降至3 v。这被称为“冷怪人。”

大多数12 v汽车系统的功率级由一个巴克转换器通常调节输出电压为5 v或3.3 v。即使监管机构开始在低辍学工作模式,大多数电路可以受输入电压下降,并可能停止运转。

本文讨论了为什么pre-boost可以最好的解决这个问题,使用一个典型的5 v, 5 w - 15 w电源为例。

实现一个Pre-Boost

在这种情况下,我们的目标是保持输出电压恒定功率级的水平无论输入电压,同时记住,冷曲柄仅影响系统非常小的比例的总工作时间。这意味着一个好的解决方案必须对成本的影响最小,效率,和EMI。

图1:议员Pre-Boost演示板曲柄电压瞬态响应冷。测试条件:V_O= 5 v, I_O= 1.5

pre-boost包括提高转换器连接在系列巴克转换器。正如它的名字暗示,pre-boost提出了巴克转换器的输入电压低于某个阈值水平。这使得巴克转换器输入电压稳定和正确地调节其输出到一个恒定的水平无论在12 v利用瞬变。图1pre-boost显示了一个示例,免疫系统的输出电压的扰动输入铁路。

这个设计的美是需要输入滤波电感和极性保护二极管,通常已经用于汽车应用程序,并使用boost变换器。这有助于节省成本的额外的组件和董事会的空间,同时保持相同的效率和EMI性能如果pre-booster没有使用。

图2显示了一个典型的buck变换器电路。在这个电路中,D1二极管保护系统免受反极性电池连接。C1、C2和L1形成π(pi)进行了EMI过滤器。C3之间的阻尼电容滤波器和转换器。C4、C5 L2,巴克巴克转换器本身集成电路形式。

图2:简化汽车巴克转换器

pre-boost可以轻松通过重新安排一些组件实现的,并添加一个异步提高转换器和一个保护二极管(见图3)。

图3:简化汽车Pre-Boost巴克转换器

在这个配置中,D1作为提高转换器的异步整流器,L1是提高电感。C1和C2是它的输入和输出电容,分别,C3充当一个缓冲区来保存在短暂的时间内的电压而提高开始工作在一个寒冷的曲柄。D2添加保护集成电路从反极性提高电池连接,它不影响效率只进行在寒冷的曲柄。极性保护也保持和过滤功能。

的MPQ3426从议员是一个45 v, 6, AEC-Q100合格异步提高转换器,从输入电压可以低至3.2 v。小3 mmx4mm QFN包和最小外部组件的需求,它可以轻松实现pre-boost同时最小化成本和性能的影响。

的MPQ3426的VIN销是内部电路和偏见供应应该连接到巴克转换器的输出铁路。这减少了内部LDO的损失,使提高集成电路的偏压供应独立系统的输入电压,并扩展了pre-boost操作电压范围45 v。

另一方面,由于系统总是开始于一个电池电压12 v, pre-boost巴克转换器打开和权力,确保输入电压总是高于3.2 v和增加其输出功率能力在寒冷的曲柄。最低的瞬态电压pre-boost可以调节是有限的提高集成电路的开关电流。

设置输出电压7.5 v和9.5 v之间的pre-boost确保pre-boost不启动开关在正常条件下,但它将有一个寒冷的曲柄情况发生时快速响应。自从pre-boost不是开关在正常条件下,它不产生任何损失,也不发出EMI。这pre-boost设计已被证明在一个演示板搭配与议员巴克转换器MPQ4430家族的36 v, AEC-Q100合格同步降压转换器(见图4)。

图4:议员Pre-Boost演示板

设计一个pre-boost时,必须特别注意选择电感和二极管。在寒冷的曲轴瞬时,输入电压很低但是输出功率不变;因此,电感器需要一个足够高的饱和电流pre-boost可以瞬变期间有良好的表现。这个饱和电流应该大于峰值电感电流(I_峰)在寒冷的曲柄。我_峰是由最大输入电流在寒冷曲柄(我吗_LDC),也由电感纹波电流(ΔI_l),计算使用方程(1),方程(2)和方程(3)。

(1)$ $ I_{峰}= I_ {LDC} +{\δI_L \ over2} $ $ $ $ I_ (2) {LDC} = {V_{出}·I_{出}\ / V_{}中·^η}$ $(3)$ $ \三角洲I_L = {V_{}中·(V_O-V_ {}) \ / V_O f {SW}·L·} $ $

对于这个应用程序,2.2µh电感饱和电流的9.2已经被选择。

另一方面,二极管需要直流额定电流高于pre-boost输出电流在寒冷的曲柄,可巴克转换器高出25%的名义输入电流。更重要的是,它还需要一个峰值电流评级高于峰值电感电流(I_峰)在寒冷的曲柄。

汽车应用程序可以对co188比分直播吧ld-crank电压概要文件有不同的需求,可以找到一些典型的图5,正常的形象,严重cold-crank概要文件。的输出功率能力pre-boost会非常依赖于最低电压水平取得了在寒冷的曲柄,较低的输入电压,峰值电感电流可以高。这是一个表比较系统能提供的最大输出电流,在cold-crank与最低电压。