2009-06-10 22:04:25
现代汽车工业的发展，使得大量的车载电子设备广泛应用于汽车，如车载卫星导航系统、车载影音娱乐系统、车身照明系统、防盗系统、自动空调系统等。各种各式的车载电子设备稳定工作，相互配合，需要有稳定的供电系统。因此，高性能的车载电源设计是车载电子设备可靠工作的保障。
ISO7637标准
车载电源系统的应用环境比普通电源系统要复杂，因为汽车内的电磁环境较为恶劣。汽车的电气设备在运行时会产生大量电磁干扰，这些干扰的频带很宽，通过传导、耦合或者辐射的方式，传播到电源系统内，进而影响到电子设备的正常工作。最恶劣的情况往往是由于车辆自身产生的干扰所产生的，如点火系统、发电机及整流器系统的干扰脉冲。国际标准IS
O7637针对道路车辆及其挂车内通过传导和耦合引起的电干扰，提出了沿电源线的电瞬态传导及测试方法，适用于12V或24V的电气系统车辆。
ISO7637对汽车电子设备在电源上的抗扰度要求，规定了5种测试脉冲。其中，脉冲1用来模拟并联的感性负载在断电时所产生的瞬态干扰，如关灯或电喇叭等操作。
脉冲2a模拟正常工作时某一并联负载突然断开产生的瞬变干扰，属于速度偏快和能量较小的正脉冲干扰。
脉冲2b模拟点火被切断的瞬间，直流电动机变成发电机工作，并由此所产生的瞬变现象，属于低速和高能量的脉冲干扰。
脉冲3a/3b模拟各种开关闭合和打开过程中所产生的干扰，是一系列高速、低能量的小脉冲。
脉冲4（crank）模拟车上大电流负载启动所造成的电压跌落现象。
脉冲5则模拟抛负载(load dump)引起的大能量脉冲干扰。
5a脉冲加上结果：防反接二极管烧掉，电解电容被击穿短路，LDO输出级对地短路
电源电路具体设计
对整机系统来说，必须有针对性地对电源进行净化处理。除了对干扰源的消除，最重要的是必须提升电源系统的抗干扰能力。常用的提升电源系统的抗干扰能力的方法包括：用吸收法进行尖峰滤除，以消除正脉冲干扰，采用的器件可以是热敏电阻、TVS管等；对于负脉冲，可以采用增加电容容量，利用蓄能抵抗干扰。对于电源跌落干扰，可以增加电源的滤波电容，在满足成本和性能指标要求的同时，尽量选用宽压输入范围的电源芯片。
图1 电源系统框图
针对ISO7637对汽车电子设备在电源上的抗扰度要求，这里给出一个合理的12V电源系统方案，系统框图如图1所示。
电源系统包括防反接保护、浪涌保护、共模扼流、π型滤波和DC/DC处理五个部分。各部
分工作原理如下：防反接保护使用一个普通二极管就可以实现。浪涌保护包括一个PPTC和TVS管，可以有效抑制类似于脉冲5的干扰。PPTC是热敏电阻器，电阻随温度升高而增加。TVS是瞬态电压抑制二极管，其具体选型原则后面详细介绍。当有脉冲5干扰进入电源线路时，TVS会动作，对流向后端电路的瞬间电流进行分流，而受保护的后端电压被限制在TVS两端的箝制电压。PPTC的动作速度慢于TVS，在大电流的作用下，PPTC呈高阻，会断开后级电路，可以起到减少TVS泻流时间，保护TVS的功能。共模扼流部分是一个共模扼流圈，能有效抑制高频共模噪声，提高电源电路的抗电磁干扰，同时抑制电路自身向外发射干扰。π型滤波电路进一步滤除噪声，净化进入后端电路的电源。DC/DC处理根据实际应用完成各种类电源转换，例如5V、3.3V、1.8V等。本电源系统选用车载级的DC/DC芯片A8498。它具有8～50V的宽电压输入范围。输出可调，范围为0.8～24V。输出驱动能力达到3A，能满足各种后端负载的需求。其输入管脚边上配备一大一小两个电容，除了滤除噪声，还具有储能的作用，其中极性大电容C5使用高品质钽电容。因为A8498的最低工作电压为8V，在遇到脉冲4的干扰时，电压跌落会达到6V，为保证在跌落的短瞬间A8498仍能提供正常输出，大电容的容值要足够大，在输入电压跌落时能提供足够储能。方案实际测试结果表明电容C5的值至少要为220μF。
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