DC-DC 在汽車行業(yè)中的設(shè)計要求
2023-02-03 12:08:30 EETOP對于汽車電子工程師來說，DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器對其系統(tǒng)設(shè)計的重要性非常高。在汽車領(lǐng)域（圖 1），它們被用于從車輛導(dǎo)航到車頭燈的方方面面。
在當今快速發(fā)展的電子世界中，為了跟上步伐，適用于它們的 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器技術(shù)也必須發(fā)展。
圖 1.從汽車中的信息娛樂系統(tǒng)到制造業(yè)中的裝配機器人，DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器是不可或缺的。圖片由 Pixabay 提供
為開發(fā)尖端產(chǎn)品，工程師需要獲得隨其支持的產(chǎn)品而不斷發(fā)展的開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案。在本文中，我們將介紹這些解決方案對于汽車應(yīng)用的相關(guān)要求。
首先，讓我們深入了解汽車應(yīng)用中 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器的不同要求。其中包括可靠性、小型化、熱調(diào)節(jié)、電磁干擾 (EMI) 和開發(fā)支持。
可靠性
可靠性在汽車設(shè)計中始終至關(guān)重要。DC-DC 轉(zhuǎn)換器必須在電壓波動期間保持一致、穩(wěn)定的運行，如圖 2 所示。工程師可以在其設(shè)計中包含的一個特定規(guī)范是 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，它具有小的過沖，可以更有效地保護組件免受損壞突然的電池電壓波動，例如市場上的解決方案的過沖是行業(yè)標準的 1/10——例如 600 mV 與 50 mV 相比。
圖 2.如何設(shè)計汽車轉(zhuǎn)換器以支持高可靠性的示例。圖片由ROHM提供
小型化
小型化是一個關(guān)鍵特性，它不僅意味著減少物理尺寸，還意味著在單個芯片上提供更多功能以及更短的 BOM（物料清單）。例如，DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器已經(jīng)可用，它提供單級降壓調(diào)節(jié)，無需次級 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。
效率
效率仍將是傳統(tǒng)動力汽車和電動汽車 (EV) 的 DC-DC 穩(wěn)壓器的主要關(guān)注點，尤其是在汽車市場轉(zhuǎn)向可持續(xù)能源的情況下。例如，用于汽車行業(yè)的傳統(tǒng)初級 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器旨在實現(xiàn) 2.2 mA 的靜態(tài)電流，而一些解決方案已經(jīng)實現(xiàn)了 25 μA 的靜態(tài)電流消耗，并且在未來可能達到 4 μA。
工程師們還將尋找能夠向他們承諾提供可靠、穩(wěn)定的穩(wěn)壓器和任何支持硬件來源的組件制造商。
熱調(diào)節(jié)
由于各種原因，包括發(fā)熱會縮短 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器的壽命，更好的熱調(diào)節(jié)在汽車行業(yè)中仍然很重要。使解決這個問題更具挑戰(zhàn)性的是車輛的小型化和惡劣的操作環(huán)境。
為了更好地解決熱問題，工程師們將尋找能夠消除笨重、昂貴的散熱器并為工程師提供易于使用、有效的熱模擬器以用于其設(shè)計的解決方案。緩解發(fā)熱問題的方法包括最大化 PCB 上用于封裝的銅面積，以及在 PCB 上定位組件以促進散熱。
產(chǎn)品線選擇
不斷發(fā)展的產(chǎn)品陣容在未來也將至關(guān)重要。隨著技術(shù)進步和 ADAS（高級駕駛輔助系統(tǒng)）和自動駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車應(yīng)用的設(shè)計規(guī)范和約束將變得更加嚴格。
自動化程度更高的車輛的廣泛采用必然會導(dǎo)致安全性和功能性問題的增加。同時，對可持續(xù)能源的日益關(guān)注將導(dǎo)致能源效率要求更高。工程師將需要不斷更新滿足新設(shè)計規(guī)范、約束和汽車標準的 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器產(chǎn)品線。
電磁干擾
EMI 已經(jīng)成為汽車電子產(chǎn)品的主要問題，包括 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器。干擾會導(dǎo)致電子設(shè)備以意想不到的方式運行，不僅可能對車輛上的人而且對周圍的人造成危險。
由于以下三個原因，干擾問題變得更具挑戰(zhàn)性：
1. 使用的穩(wěn)壓器數(shù)量增加
2. 小型化需求
3. 更高的開關(guān)頻率。
考慮到所有這些，設(shè)計必須證明符合 CISPR 25 Class 5，工程師將需要支持和幫助才能做到這一點。這些是根據(jù)組件的用途而變化的復(fù)雜要求，并且產(chǎn)品需要大量的測試和文檔來證明產(chǎn)品確實合規(guī)。
開發(fā)支持
隨著設(shè)計規(guī)范和穩(wěn)壓器技術(shù)的不斷變化，支持工程師開發(fā)電源解決方案也很重要。例如，下面圖 3 中顯示的參考板涵蓋了信息娛樂和 ADAS，并且已經(jīng)過電氣特性、熱性能和電磁兼容性 (EMC) 測試。
諸如此類的參考和評估板可幫助工程師熟悉特定 DC-DC 開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案的配置和實施要求，以及如何測試和評估關(guān)鍵規(guī)格。
圖 3。使用 ROHM BD9P 系列作為初級電源和 BD9S 系列作為次級電源的參考設(shè)計。圖片由ROHM提供
隨著汽車行業(yè)繼續(xù)朝著更智能、更自動化的車輛發(fā)展，ADAS 非常重要。同時，信息娛樂結(jié)合了信息和娛樂，這是最終用戶期望在新型車輛中看到的。這兩者都可作為評估板的出色測試應(yīng)用，使工程師能夠確定初級和次級開關(guān)穩(wěn)壓器的可行性和性能。
原文
https://www.allaboutcircuits.com/industry-articles/dc-dc-switching-regulators-zero-in-on-automotive-and-industrial-designs
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