车用装置电子系统分析方案

元器件交易网 2012-01-31 a:1:{s:32:"ebfba0767722c39fa857477b570acfc8";s:12:

车用装置电子系统复杂性逐年攀升，目前，电子系统的成本负担已超过一辆汽车典型成本的20%以上，预计2008年甚至将超过30%，5年前，如车内娱乐系统、安全系统、引擎管理、卫星无线通信及电视(TV)、免持手机及其他无线连接等电子系统只在高档的欧洲豪华车款才能见到，但现在已被广泛用于每个汽车制造商的中阶等级汽车中，从而加速汽车IC的快速成长。

　　同时，这些系统运用的组件数不断增加，但可获得的空间却持续被压缩，因而也大幅加每个系统的电子密度。这些系统均需电源转换IC，且通常针对每个次系统具多重电源端，由于电源密度非常高及相关的高周遭温度，因此，任何实用的散热装置都显得太大而不实用，也因为这种空间的限制及操作温度范围的需求，让电源转换效率变得相当重要。

　　在低输出电压及高于几百毫安的中等电流位准下，由于会产生太多的热，导致简单利用线性稳压器提供这些系统电压已不切实际。这些限制的结果便是以开关式稳压器取代线性稳压器，开关式稳压器的好处包含效率的提升、较小的接脚占位，而这些足以弥补额外的设计复杂度及电磁干扰(EMI)等问题。

　　LED照明正取代传统白炽灯

　　过去，于汽车应用中使用发光二极管(LED)照明仅是一个车用概念，时至今日，LED已广泛应用于许多汽车及卡车的仪表板背光、内部照明及剎车灯。另外，豪华汽车制造商也逐渐提升固态LED照明最新技术之应用，透过这些更亮、更小、更可靠的组件提供车内外照明，强化其车种之性能及美感。此外，LED还能提供更低成本及更长的寿命，提供明显优于白炽照明的内部照明优点，如用于头灯的高压气体放电灯(HID)及卤素灯泡。

　　欲利用汽车电池驱动LED，需要一个直流对直流(DC/DC)转换器以准确调节LED电流，确保一致的照明强度及色彩饱和度，同时保护LED。此外，根据LED的不同用途，也应针对特定电源需求来优化DC/DC稳压器，如头灯、后车灯、讯号灯、内部情境或读书灯等，挑战之一是须从可能低于、相等或高于负载电压之电池电压驱动一组或几串LED，而另一考虑点，则是以大调光比有效地调光LED，同时还要在低及高亮度位准均保持彩色特性。DC/DC驱动器的高效率操作是一关键要求，特别是在驱动高亮度(HB)LED时，由于未被转换成散射光的电源，将因生热而耗费。

　　负载突降/冷启动状态影响电池效能

　　汽车运作时电池现松弛，或汽车行进时电池线断裂，将造成负载突降，其是一种当发电机对电池充电时，电池电线突然断开的情况。电池电线突然断开会造成达80伏特的瞬间电压突波，这是因为发电机正试图全力输出充电(图1)，发电机上的Transorb经常会将线路电压箝位在36～60伏特之间，及吸收大部分的涌浪电流;然而，发电机下游的DC/DC转换器却也接收了此一36～60伏特的瞬间突波。因为这些转换器及其所供电的次系统都被期望在这些瞬时发生时及发生后皆能持续工作，因此，这些DC/DC转换器能否处理高电压瞬间便显得相当重要，目前已存在各种保护电路，经常使用的是Transorb，这些电路可以建置于外，但却会增加成本与空间。

　　图1　80伏特负载突降状态及冷启动状态