汽車系統(tǒng)需要承受高溫差、極端輸入瞬變和其它多種干擾的影響。汽車中幾乎所有的電子產(chǎn)品都需經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)試，以符合汽車電子委員會(huì)（AEC）規(guī)定的質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)和組件資質(zhì)。大多數(shù)汽車系統(tǒng)采用12V鉛酸電池，并且您可能知道，電池的電壓幾乎在您可以想到的每種情況下都會(huì)發(fā)生變化：環(huán)境溫度、負(fù)載條件、使用年限等等，不勝枚舉。正常工作條件下，電壓的變化范圍可達(dá)到9V-16V。在某些工作條件下，甚至?xí)�。啟�?dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，12V鉛酸電池必須為起動(dòng)電機(jī)的繞組提供足夠的能量，在短時(shí)間內(nèi)提供大量的電流，導(dǎo)致電池電壓急劇下降。極低的溫度會(huì)導(dǎo)致電池電壓降至更低水平。這種現(xiàn)象稱為冷啟動(dòng)。典型的測(cè)試波形如圖1所示，其中電壓可以降至3V。
圖1：汽車電池冷啟動(dòng)電壓曲線
假設(shè)我們正在設(shè)計(jì)一款由12V鉛酸電池直接供電的12V汽車音響系統(tǒng)。如何使音響系統(tǒng)保持恒定的輸入電壓？記住，如上所述，電池電壓的波動(dòng)范圍可達(dá)3V至16V。降壓轉(zhuǎn)換器有用嗎？不行。當(dāng)電池電壓低于12V時(shí)，音響系統(tǒng)的輸入將下降，可能會(huì)導(dǎo)致欠壓狀態(tài)。我們來試一下升壓轉(zhuǎn)換器。還是不行。當(dāng)電池電壓大于12V時(shí)，音響系統(tǒng)的輸入將上升，可能導(dǎo)致過電壓狀態(tài)并損壞電子設(shè)備。我們需要的是降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器。顧名思義，無論輸入電壓如何，該拓?fù)涠伎梢越祲夯蛏龎旱椒�(wěn)定的輸出電壓。最重要的是，即使電壓波動(dòng)，它也能提供恒定的能量。圖2所示為降壓拓?fù)涞暮?jiǎn)單級(jí)聯(lián)升壓。
圖2：級(jí)聯(lián)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器
降壓 - 升壓拓?fù)溆性S多變化和簡(jiǎn)化，而且與圖2所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比存在很多優(yōu)點(diǎn)。例如，兩個(gè)轉(zhuǎn)換器可以簡(jiǎn)化，并共享一個(gè)電感器，從而節(jié)省電路板空間（見圖3A）。想提高效率嗎？去掉續(xù)流二極管并添加MOSFET以降低傳導(dǎo)損耗，這是四開關(guān)降壓 - 升壓（圖3B）。還在擔(dān)心電路板空間不夠用？為何不采用四開關(guān)轉(zhuǎn)換器，并將MOSFET移至控制IC內(nèi)部（圖3C），從而節(jié)省寶貴的PCB空間。
圖3A：2開關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器
圖3B：4開關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器
圖3C：具有集成MOSFET的降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器
想了解更多關(guān)于降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器的一些變體嗎？檢查新的TI電源管理實(shí)驗(yàn)室套件降壓 - 升壓板和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。這個(gè)新的學(xué)習(xí)套件主要向用戶介紹降壓 - 升壓拓?fù)涞墓ぷ髟硪约芭c設(shè)計(jì)相關(guān)的挑戰(zhàn)。評(píng)估板采用TI的LM5118控制器集成電路。該套件還提供了一個(gè)用于實(shí)踐學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。掌握TI-PMLK Buck Boost實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)后，請(qǐng)查看TI的其它降壓 - 升壓電源解決方案，例如具有集成MOSFET的四開關(guān)LM5175和TPS63060。 |
