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【導(dǎo)讀】汽車制造商希望在越來(lái)越多的新車型中配備啟停功能。但是，這給汽車電子設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诤涞奶鞖鈼l件下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)使電池電壓降低至 3V。這就是所謂的“冷啟動(dòng)”。”

1.概述 

1.1 描述 

汽車制造商希望在越來(lái)越多的新車型中配備啟停功能。但是，這給汽車電子設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)樵诤涞奶鞖鈼l件下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)使電池電壓降低至 3V。這就是所謂的“冷啟動(dòng)”。”

大部分 12V 汽車系統(tǒng)的功率級(jí)由一個(gè)降壓變換器組成，該變換器通常將輸出電壓調(diào)節(jié)至 5V 或 3.3V。即使該調(diào)節(jié)器以低壓差模式開(kāi)始工作，大多數(shù)電路也會(huì)受到輸入電壓跌落的影響，并且可能會(huì)停止工作。電子控制單元（ECU）始終在 12V 標(biāo)稱電池電壓下啟動(dòng)，并且啟動(dòng)之后會(huì)發(fā)生冷啟動(dòng)瞬變。使用預(yù)升壓解決方案可以解決此問(wèn)題。

預(yù)升壓電路包含一個(gè)升壓變換器，它串聯(lián)在降壓變換器之前，當(dāng)降壓變換器的電壓降到某個(gè)閾值以下時(shí)，升壓變換器可以升高該電壓。這樣，降壓變換器就可以具有穩(wěn)定的輸入電壓，并將其輸出正確調(diào)節(jié)至恒定水平，不會(huì)受 12V 線束中瞬變的影響。升壓變換器的偏置電壓由主降壓變換器提供，從而可以將系統(tǒng)的工作輸入電壓擴(kuò)展到 2V 甚至更低。

該參考設(shè)計(jì)可以幫助工程師實(shí)現(xiàn) 18W 電源的預(yù)升壓設(shè)計(jì)。

1.2 特性

●     寬工作輸入電壓范圍

●     最低3.5A 連續(xù)輸出電流

●     350kHz 至 2.5MHz 可編程開(kāi)關(guān)頻率

●     低壓差模式

●     帶谷值電流檢測(cè)的過(guò)流保護(hù)（OCP）和打嗝保護(hù)模式

●     采用側(cè)面鍍錫封裝

●     效率高達(dá) 92%

●     反極性保護(hù)

●     二階 EMI 濾波器

●     符合 AEC-Q100 1 級(jí)認(rèn)證

●     符合 CISPR25 等級(jí) 5 EMC 標(biāo)準(zhǔn)

圖 1：MPS 預(yù)升壓參考設(shè)計(jì)板

1.3 應(yīng)用

●     汽車娛樂(lè)影音系統(tǒng)

●     汽車安全與 ADAS

 2 參考設(shè)計(jì)

2.1 功能框圖 

圖 2: 功能框圖"

L1 和 C1 除了作為預(yù)升壓變換器的一部分，還用作抑制傳導(dǎo) EMI 的輸入濾波器。D1 用于保護(hù)降壓變換器 IC 免受反極性連接影響。如果沒(méi)有提供其他反極性連接保護(hù)，可以使用 D2 來(lái)保護(hù)升壓 IC。

2.2 相關(guān)解決方案

該參考設(shè)計(jì)基于以下 MPS 解決方案：

表 1：系統(tǒng)規(guī)格

2.3 系統(tǒng)規(guī)格

表 2：系統(tǒng)規(guī)格

表 3：電池電壓瞬變與輸出電流的關(guān)系

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 效率

測(cè)試條件為：V_BATT = 12V, V_SYS = 5V, L_BOOST = 2.2μH, L_BUCK = 4.7μH, T_A = 25°C, 除非另有注明。  采用輸入濾波器、保護(hù)二極管和預(yù)升壓解決方案。 

圖 9：效率對(duì)比負(fù)載電流- AAM 模式

圖 10：效率對(duì)比負(fù)載電流 - CCM 模式

圖 11：冷啟動(dòng)瞬變電壓（100ms/div）

3.2 EMC 測(cè)量結(jié)果

V_BATT = 12V, V_SYS = 3.3V, L_BUCK = 4.7μH, C_OUT= 44μF, fSW = 400kHz, TA = 25°C. 

150kHz 至 108MHz 

圖 2115：CISPR25 等級(jí) 5 傳導(dǎo)發(fā)射

150kHz 至 30MHz 

圖 2216：CISPR25 等級(jí) 5 輻射發(fā)射

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