DC-DC 在汽車行業中的設計要求
2023-02-03 12:08:30 EETOP對于汽車電子工程師來說，DC-DC 開關穩壓器對其系統設計的重要性非常高。在汽車領域（圖 1），它們被用于從車輛導航到車頭燈的方方面面。
在當今快速發展的電子世界中，為了跟上步伐，適用于它們的 DC-DC 開關穩壓器技術也必須發展。
圖 1.從汽車中的信息娛樂系統到制造業中的裝配機器人，DC-DC 開關穩壓器是不可或缺的。圖片由 Pixabay 提供
為開發尖端產品，工程師需要獲得隨其支持的產品而不斷發展的開關穩壓器解決方案。在本文中，我們將介紹這些解決方案對于汽車應用的相關要求。
首先，讓我們深入了解汽車應用中 DC-DC 開關穩壓器的不同要求。其中包括可靠性、小型化、熱調節、電磁干擾 (EMI) 和開發支持。
可靠性
可靠性在汽車設計中始終至關重要。DC-DC 轉換器必須在電壓波動期間保持一致、穩定的運行，如圖 2 所示。工程師可以在其設計中包含的一個特定規范是 DC-DC 轉換器，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標準的 1/10——例如 600 mV 與 50 mV 相比。
圖 2.如何設計汽車轉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 開關穩壓器已經可用，它提供單級降壓調節，無需次級 DC-DC 轉換器。
效率
效率仍將是傳統動力汽車和電動汽車 (EV) 的 DC-DC 穩壓器的主要關注點，尤其是在汽車市場轉向可持續能源的情況下。例如，用于汽車行業的傳統初級 DC-DC 開關穩壓器旨在實現 2.2 mA 的靜態電流，而一些解決方案已經實現了 25 μA 的靜態電流消耗，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、穩定的穩壓器和任何支持硬件來源的組件制造商。
熱調節
由于各種原因，包括發熱會縮短 DC-DC 開關穩壓器的壽命，更好的熱調節在汽車行業中仍然很重要。使解決這個問題更具挑戰性的是車輛的小型化和惡劣的操作環境。
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計的解決方案。緩解發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。
產品線選擇
不斷發展的產品陣容在未來也將至關重要。隨著技術進步和 ADAS（高級駕駛輔助系統）和自動駕駛技術的不斷發展，汽車應用的設計規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致安全性和功能性問題的增加。同時，對可持續能源的日益關注將導致能源效率要求更高。工程師將需要不斷更新滿足新設計規范、約束和汽車標準的 DC-DC 開關穩壓器產品線。
電磁干擾
EMI 已經成為汽車電子產品的主要問題，包括 DC-DC 開關穩壓器。干擾會導致電子設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性：
1. 使用的穩壓器數量增加
2. 小型化需求
3. 更高的開關頻率。
考慮到所有這些，設計必須證明符合 CISPR 25 Class 5，工程師將需要支持和幫助才能做到這一點。這些是根據組件的用途而變化的復雜要求，并且產品需要大量的測試和文檔來證明產品確實合規。
開發支持
隨著設計規范和穩壓器技術的不斷變化，支持工程師開發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 開關穩壓器解決方案的配置和實施要求，以及如何測試和評估關鍵規格。
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計。圖片由ROHM提供
隨著汽車行業繼續朝著更智能、更自動化的車輛發展，ADAS 非常重要。同時，信息娛樂結合了信息和娛樂，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用，使工程師能夠確定初級和次級開關穩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
