1.概述 

 

1.1 描述 

 

汽車(chē)制造商希望在越來(lái)越多的新車(chē)型中配備啟停功能。但是，這給汽車(chē)電子設計帶來(lái)了挑戰，因為在寒冷的天氣條件下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機會(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(chē)系統的功率級由一個(gè)降壓變換器組成，該變換器通常將輸出電壓調節至 5V 或 3.3V。即使該調節器以低壓差模式開(kāi)始工作，大多數電路也會(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 標稱(chēng)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。使用預升壓解決方案可以解決此問(wèn)題。

 

預升壓電路包含一個(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定的輸入電壓，并將其輸出正確調節至恒定水平，不會(huì )受 12V 線(xiàn)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，從而可以將系統的工作輸入電壓擴展到 2V 甚至更低。

 

該參考設計可以幫助工程師實(shí)現 18W 電源的預升壓設計。

 

1.2 特性

 

●     寬工作輸入電壓范圍

●     最低3.5A 連續輸出電流

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

●     低壓差模式

●     帶谷值電流檢測的過(guò)流保護（OCP）和打嗝保護模式

●     采用側面鍍錫封裝

●     效率高達 92%

●     反極性保護

●     二階 EMI 濾波器

●     符合 AEC-Q100 1 級認證

●     符合 CISPR25 等級 5 EMC 標準

 

圖 1：MPS 預升壓參考設計板

 

1.3 應用

 

●     汽車(chē)娛樂(lè )影音系統

●     汽車(chē)安全與 ADAS

 

 2 參考設計

 

2.1 功能框圖 

 

圖 2: 功能框圖"

 

L1 和 C1 除了作為預升壓變換器的一部分，還用作抑制傳導 EMI 的輸入濾波器。D1 用于保護降壓變換器 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，可以使用 D2 來(lái)保護升壓 IC。

 

2.2 相關(guān)解決方案

 

該參考設計基于以下 MPS 解決方案：

 

表 1：系統規格

 

2.3 系統規格

 

表 2：系統規格

 

表 3：電池電壓瞬變與輸出電流的關(guān)系

 

3 測試結果

 

3.1 效率

 

測試條件為：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、保護二極管和預升壓解決方案。 

 

圖 9：效率對比負載電流- AAM 模式

 

圖 10：效率對比負載電流 - CCM 模式

 

圖 11：冷啟動(dòng)瞬變電壓（100ms/div）

 

3.2 EMC 測量結果

 

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 5 傳導發(fā)射

 

150kHz 至 30MHz 

 

圖 2216：CISPR25 等級 5 輻射發(fā)射

 

 

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