引言
随着汽车启停技术(引擎空闲时自动关闭)应用的日益广泛，越来越多的汽车系统必须工作在低输入电压。热启动(此时电池电压可下降达6V)和冷启动(此时电池电压可下降达3V)期间，会发生此类低输入电压。本文介绍可承受汽车全输入电压范围(包括冷启动和抛负载条件)的中间电压8V开关电源。电源保证为常见子系统提供稳定的8V电源，例如CD驱动器、LCD，以及现代信息娱乐系统中的无线电模块。为避免AM和FM波段干扰，开关电源工作在2MHz固定频率，成为无线电系统的理想方案。
低输入电压功能的重要性及EMI要求
图1所示为要求不同架构方案的常见汽车系统。
主电源为3.3V的系统中，具有低压差的前端降压转换器就可以满足要求(情形1)。此外，升压转换器可工作在3.3V，能够调节到5V(例如用于CAN总线收发器)或其它更高电压(情形2)。工作在5V或更高电压轨的系统要求前端“预升压”，以确保降压转换器的输入电压不会下降至规定电压以下(情形3)。
图1 汽车电源解决方案
低电磁辐射(EMI)也是对汽车电源的一项关键要求，尤其在敏感的AM波段。这里所介绍设计的开关转换器工作在AM波段以上，即保证频率高于1.71MHz(中波的上段)，满足这一要求，使开关转换器工作在高频还可减小外部无源元件的尺寸和成本。
汽车开关电源的关键设计参数
图2所示为开关电源原理图。该电源包括4.5V至40V升压控制器(IC1)和36V降压控制器(IC2)，以及实现正常工作的附加电路。两片IC与外部2MHz方波逻辑信号同步，该信号由微控制器或专用IC提供。这种方法使得在为电源选择最优开关频率时具有很大灵活性。电池在正常工作期间，禁止IC1、IC2调节器将OUTB节点电压稳定在8V。电池电压在冷启动期间下降时，使能IC1，将OUTA节点的电压升高。这允许IC2将OUTB节点的电压稳定在8V。由于两片IC的高可靠性，整个设计可承受高达40V的汽车抛负载。系统经过配置并测试，其主输出(OUTB)可提供20W功率(8V@2.5A)，修改外部元件后甚至可提供更高输出功率。(参见下文中关于IC1和IC2的最优外部元件的讨论。)
图2 开关电源原理图中包括升压控制器(IC1，MAX15005)和降压控制器(IC2，MAX16952)
外部元件优化IC2性能
输出电压和开关频率
为了在OUTB节点调节8V电压，必须选择正确的反馈电阻分压器(由电阻R22和R21组成)。注意，IC2的数据资料建议低边电阻小于100kΩ。为R22选择51kΩ低边电阻分压器，必须根据式1选择高边电阻分压器：
(式1)
式中，VFB = 1V (典型值)。
为R21选择标准电阻值360kΩ，产生的典型输出电压值为：
(式2)
假设电阻容限为1%，整个开关电源的最小和最大电压值(OUTB)为：
(式3)
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