TI博客**-了解如何让您的汽车电池更稳定、运行时间更长

1万 · 2017-6-5 10:16

汽车系统需要承受高温差、极端输入瞬变和其它多种干扰的影响。汽车中几乎所有的电子产品都需经过严格的测试，以符合汽车电子委员会（AEC）规定的质量体系标准和组件资质。大多数汽车系统采用12V铅酸电池，并且您可能知道，电池的电压几乎在您可以想到的每种情况下都会发生变化：环境温度、负载条件、使用年限等等，不胜枚举。

正常工作条件下，电压的变化范围可达到9V-16V。在某些工作条件下，甚至会更大。启动内燃机时，12V铅酸电池必须为起动电机的绕组提供足够的能量，在短时间内提供大量的电流，导致电池电压急剧下降。极低的温度会导致电池电压降至更低水平。这种现象称为冷启动。典型的测试波形如图1所示，其中电压可以降至3V。

图1：汽车电池冷启动电压曲线

假设我们正在设计一款由12V铅酸电池直接供电的12V汽车音响系统。如何使音响系统保持恒定的输入电压？记住，如上所述，电池电压的波动范围可达3V至16V。降压转换器有用吗？不行。当电池电压低于12V时，音响系统的输入将下降，可能会导致欠压状态。我们来试一下升压转换器。还是不行。当电池电压大于12V时，音响系统的输入将上升，可能导致过电压状态并损坏电子设备。我们需要的是降压 - 升压转换器。顾名思义，无论输入电压如何，该拓扑都可以降压或升压到稳定的输出电压。最重要的是，即使电压波动，它也能提供恒定的能量。图2所示为降压拓扑的简单级联升压。

图2：级联降压 - 升压转换器

降压 - 升压拓扑有许多变化和简化，而且与图2所示的拓扑结构相比存在很多优点。例如，两个转换器可以简化，并共享一个电感器，从而节省电路板空间（见图3A）。想提高效率吗？去掉续流二极管并添加MOSFET以降低传导损耗，这是四开关降压 - 升压（图3B）。还在担心电路板空间不够用？为何不采用四开关转换器，并将MOSFET移至控制IC内部（图3C），从而节省宝贵的PCB空间。

图3A：2开关降压 - 升压转换器

图3B：4开关降压 - 升压转换器

图3C：具有集成MOSFET的降压 - 升压转换器

想了解更多关于降压 - 升压转换器的一些变体吗？检查新的TI电源管理实验室套件降压 - 升压板和实验指导书。这个新的学习套件主要向用户介绍降压 - 升压拓扑的工作原理以及与设计相关的挑战。评估板采用TI的LM5118控制器集成电路。该套件还提供了一个用于实践学习的实验指导书。掌握TI-PMLK Buck Boost实验室的实验后，请查看TI的其它降压 - 升压电源解决方案，例如具有集成MOSFET的四开关LM5175和TPS63060。