【導讀】汽車制造商希望在越來越多的新車型中配備啟停功能。但是，這給汽車電子設計帶來了挑戰(zhàn)，因為在寒冷的天氣條件下啟動發(fā)動機會使電池電壓降低至 3V。這就是所謂的“冷啟動”?！?/strong>

1.概述 

1.1 描述 

汽車制造商希望在越來越多的新車型中配備啟停功能。但是，這給汽車電子設計帶來了挑戰(zhàn)，因為在寒冷的天氣條件下啟動發(fā)動機會使電池電壓降低至 3V。這就是所謂的“冷啟動”。”

大部分 12V 汽車系統(tǒng)的功率級由一個降壓變換器組成，該變換器通常將輸出電壓調節(jié)至 5V 或 3.3V。即使該調節(jié)器以低壓差模式開始工作，大多數(shù)電路也會受到輸入電壓跌落的影響，并且可能會停止工作。電子控制單元（ECU）始終在 12V 標稱電池電壓下啟動，并且啟動之后會發(fā)生冷啟動瞬變。使用預升壓解決方案可以解決此問題。

預升壓電路包含一個升壓變換器，它串聯(lián)在降壓變換器之前，當降壓變換器的電壓降到某個閾值以下時，升壓變換器可以升高該電壓。這樣，降壓變換器就可以具有穩(wěn)定的輸入電壓，并將其輸出正確調節(jié)至恒定水平，不會受 12V 線束中瞬變的影響。升壓變換器的偏置電壓由主降壓變換器提供，從而可以將系統(tǒng)的工作輸入電壓擴展到 2V 甚至更低。

該參考設計可以幫助工程師實現(xiàn) 18W 電源的預升壓設計。

1.2 特性

●     寬工作輸入電壓范圍

●     最低3.5A 連續(xù)輸出電流

●     350kHz 至 2.5MHz 可編程開關頻率

●     低壓差模式

●     帶谷值電流檢測的過流保護（OCP）和打嗝保護模式

●     采用側面鍍錫封裝

●     效率高達 92%

●     反極性保護

●     二階 EMI 濾波器

●     符合 AEC-Q100 1 級認證

●     符合 CISPR25 等級 5 EMC 標準

圖 1：MPS 預升壓參考設計板

1.3 應用

●     汽車娛樂影音系統(tǒng)

●     汽車安全與 ADAS

 2 參考設計

2.1 功能框圖 

圖 2: 功能框圖"

L1 和 C1 除了作為預升壓變換器的一部分，還用作抑制傳導 EMI 的輸入濾波器。D1 用于保護降壓變換器 IC 免受反極性連接影響。如果沒有提供其他反極性連接保護，可以使用 D2 來保護升壓 IC。

2.2 相關解決方案

該參考設計基于以下 MPS 解決方案：

表 1：系統(tǒng)規(guī)格

2.3 系統(tǒng)規(guī)格

表 2：系統(tǒng)規(guī)格

表 3：電池電壓瞬變與輸出電流的關系

3 測試結果

3.1 效率

測試條件為：V_BATT = 12V, V_SYS = 5V, L_BOOST = 2.2μH, L_BUCK = 4.7μH, T_A = 25°C, 除非另有注明。  采用輸入濾波器、保護二極管和預升壓解決方案。 

圖 9：效率對比負載電流- AAM 模式

圖 10：效率對比負載電流 - CCM 模式

圖 11：冷啟動瞬變電壓（100ms/div）

3.2 EMC 測量結果

V_BATT = 12V, V_SYS = 3.3V, L_BUCK = 4.7μH, C_OUT= 44μF, fSW = 400kHz, TA = 25°C. 

150kHz 至 108MHz 

圖 2115：CISPR25 等級 5 傳導發(fā)射

150kHz 至 30MHz 

圖 2216：CISPR25 等級 5 輻射發(fā)射

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