安森美发布启停系统升压新方案

2014-06-18 19:06:00来源: 安森美

    如今,汽车用户越来越关注油耗,期望节省燃油支出,而这也能帮助减少对环境的影响。为了了配合此趋势,汽车制造商们纷纷采用各种途径来降低油耗,其中一种途径就是在新车型中应用自动“启动/停止”(Start/Stop)功能,帮助降低油耗。

    所谓自动启停功能,就是汽车因为堵车或等红灯而停下来时,这些创新的系统自动关闭发动机(熄火);而当驾驶人的脚从刹车踏板移向油门踏板时,就自动重新启动发动机(点火)。这就帮助降低市区驾车及停停走走式交通繁忙期时不必要的油耗,降低排放。

    但这样的创新系统也为汽车电子设计带来一些独特挑战。因为当发动机重新启动时,电池电压可能骤降至6.0 V甚至更低。传统汽车电源架构中,典型电子模块包含反极性二极管,用于在汽车跳接启动(jump started)而跳接线缆反向的事件中保护电子电路。保护电路本身产生压降,使下游电路电压仅为5.5 V或更低。由于许多模块仍要求5 V供电,过低的压差使降压电源没有足够余量来正常工作。因此,传统的汽车电源架构不适用于自动启停系统。


图1:传统汽车电源架构及其问题所在。

    要为自动启停系统选择适当的电源架构,常见的方案有三种(见图2)。一种方案是采用低压降(LDO)线性稳压器,或是低压降开关电源。另一种方案是采用升降压电源作为初级电源。第三种方案是在初级高压降压电源之前,采用前置升压电源。

图2:自动启停系统的常见电源方案(方案1是低压降电源,不只是LDO)。

安森美半导体用于启停系统的改进型前置升压电源方案——NCV8876

    安森美半导体应用于汽车自动启停系统的非同步升压控制器NCV8876,主要用于在汽车自动启停时为后续电路提供足够的工作电压。它是一种改进型的前置升压电源方案。

    NCV8876驱动外部N沟道MOSFET,使用内部斜坡补偿的峰值电流模式控制,集成了内部稳压器,为门极驱动器提供电荷。NCV8876采用2 V至45 V输入电压工作,能够在冷启动及45 V负载突降情况下工作。NCV8876在休眠模式下的静态电流典型值仅为11 μA,适应汽车应用的低静态电流要求。它在宽温度范围下提供±2%的输出电压精度。NCV8876采用SOIC8微型封装,工作温度范围-40℃至150℃,能够适应汽车应用的严格要求。


图3:安森美半导体的改进型前置升压电源方案NCV8876的典型应用电路。

    如图3所示,NCV8876具有状态(STATUS)监测功能,能为微控制器提供工作状态信息。当工作状态为低电平时,NCV887工作;高电平时,NCV8876休眠。这器件可以透过外部电阻RDSC设定频率。它还可内部设定限流值、最大占空比等多项参数。NCV8876集成了多种保护功能,如逐周期限流保护、断续模式过流保护及过热关闭等。其它特性包括:峰值电流检测、最小COMP电压钳位可提高切换时的响应速度等。总的来看,NCV8876应用电路简单,成本低,非常适合汽车启停系统应用。

NCV8876工作原理

    NCV8876改进型前置升压电源方案的原理是:电池电压正常时,NCV8876进入休眠模式,仅消耗极低的静态电流(典型值< 11 μA);而当电池电压降至设定电压时,NCV8876自动唤醒,开始升压工作。

    具体而言,当汽车电池供电电压下降到低于7.3 V(可工厂预设)时,NCV8876自动启用;而当电池电压降至低于6.8V时,NCV8876启用升压工作。因此,NCV8876可以保障后续电路有足够的余量来恰当地进行降压工作,供下游系统使用。


图4:安森美半导体NCV8876非同步升压控制器工作原理详解。

    安森美半导体基于NCV8876的演示电路板测试显示,在输入电压最低2.6 V条件下,输出电压为6.8 V,输出电流为3.6 A,能够使后续降压转换器恰当工作,并为下游系统供电。


图5:NCV8876演示电路板及实测波形。

总结:

    汽车自动启停系统帮助降低油耗及废气排放,但此创新功能也带来独特的工程设计挑战。本文介绍了安森美半导体的最新前置升压电源方案NCV8876的功能特点及工作原理,帮助设计人员应用这非同步升压控制器,为创新的汽车自动启停系统开发简单、低成本的电源方案。

 

关键字:系统

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/0618/article_9287.html
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