文档介绍：车载导航设计之电源
汽车电子硬件部：赵宽安
车载导航设计之电源
一、概述
二、汽车电源的特点
三、电源输入部分电路分析
四、输入电压欠压保护电路分析
五、线性稳压电源
六、降压型开关稳压电源
七、升压型开关稳压电源
一、概述越小
、BCM、DCM：
CCM：Continous Conduction Mode 连续导通模式 BCM：Boundary Conduction Mode 临界导通模式 DCM：Discontinous Conducion Mode 断续导通模式
CCM特点：电流尖峰较小，同等电容的状态下输出纹波纹波小。同时对开关管的耐电流能力要求较低。
DCM特点：瞬态响应快，负载电流或输入电压突变引起的输出电压尖峰更低，由于整流管是0电流关断，所以尖峰电压更小，损耗更低。
CCM：IL＞ ΔIL /2
BCM：IL = ΔIL /2
DCM：IL＜ ΔIL /2
L:最小电感量，单位H VIN(MAX):最大输入电压，单位V VOUT(MAX):最大输出电压，单位V ΔIL : 电感纹波电流峰峰值，单位A。一般情况下，ΔIL 可以选择在20%*IOUT_max 到30%*IOUT_max 范围内。 FOSC:开关频率，单位Hz
开关储能电感：利用“电感的电磁特性”实现储能，利用“电感电流不能突变”的原则实现滤波，电感在BUCK电路中应用时需特别关注“电感量”、“额定电流”，它们的取值原则如下。
电感量的取值：取值过大影响瞬态响应速度，过小会导致输出纹波偏大，考虑到电感的误差及额定电流下降幅的影响，电感取值一般取稍大于计算值的一个常规电感，具体的计算公式如下：
开关电感的额定电流：一般情况下，所选用的电感饱和电流的最小值应为电感峰值电流的倍，峰值电流的计算公式如下：
电感的耗散功率（其中DCR为电感的直流电阻）：
输入滤波电容：抑制开关电路工作时造成的纹波，使开关电路工作稳定，同时避免干扰信号串入电源。电容的选型主要需考虑电容的容量及有效纹波电流。基于此两项考虑，输入电容一般选低ESR的陶瓷电容或者是多个电容并联以降低ESR。
输入电容容量的选择：
CIN(MIN):最小电容量，单位F VPP:纹波电压，单位V IO:输出电流，单位A ESR:电容的等效串联电阻，单位Ω fs:开关频率，单位HZ
输入电容的有效纹波电流选择（电容的纹波电流取值需大于电路纹波电流的30%）：
当VOUT=VIN/2 时，为最严酷的条件，此时的公式IRMS=IOUT/2，我们一般按此公式取值。
输出电容容量的选择：
COUT:输出最小容量，单位F ΔILOAD:瞬态负载电流，单位A VDROOP:瞬态塌陷电压，单位V fs:开关频率，单位HZ
输入电容的ESR选择（ Δ VO为输出纹波电压）：
输出纹波的计算
续流二极管的选择：在开关关断期间为储能电感提供能量释放通道，考虑到开关电源的转换效率，一般选择肖特基二极管。由于电感电流不能突变的特性，二级管的有效电流、峰值电流与电感电流一致，考虑系统的可靠性，一般以IO*2的电流值选对应的二级管，同时需考虑二级管的耗散功率是否满足高温环境下正常工作：
TJ＞VF*IO* Rja+TA
开关芯片的选择：输入电压范围，输出电流，开关频率，转换效率需满足电路需求。另外需注意芯片的损耗，BUCK电路芯片的损耗主要来自MOS管导通损耗、开关损耗及场效应管的栅极损耗等，以下为TPS54331芯片功耗及结温的计算公式：
稳压电源LAYOUT
输入电容紧靠芯片管脚，续流二级管 、储能电感紧靠芯片管脚放置，避免开关节点走线太长造成干扰及损耗，输出电容紧靠芯片放置，最终使输入电容的地线、芯片的地、续流二级管的地、输出电容的地在表层回路最短。取样部分电路尽量远离开关节点及电感。大电流的走线加粗，许多电源芯片的散热是通过地线管脚散热，注意靠近其地线的管脚外多打过孔。另外车厂要求较高，建议预留屏蔽罩安装位置。
电压反馈部分器件的选择：稳定输出电压的作用，有些应用还会增加“前馈电容”，目的是为了优化瞬态响应。反馈电阻选用精度1%的电阻，保证输出精度不超过计算值的2%，电阻取值在某些应用时取值不宜过小，以保证低静态电流。BUCK的电压输出公式如下：
七、升压型开关稳压电源
在开关S导通时，二级管D截止，负载供电由电容提供，同时电感完成储能，当开关S断开时，电感上的能量通过二级管向电容及负载释放。
BOOST电路 （升压开关电路）
BOOST电路特点
如果工作在CCM模式，电感上始终有电流，相对来说