汽车电子系统如何做到环保娱乐两不误？启停系统电源解决方案是关键

2020年汽车国六标准的实施，为了应对日益严苛的燃油排放法规，整车厂开始大规模的搭载发动机启停（Start-Stop）技术，并将该技术作为宣传的一大卖点。启停系统在发挥其应有功效的同时，汽车中诸多的其他电子设备，如汽车导航系统、车载娱乐设备等如何不受频繁启动导致压差影响正常工作，本文从高性能模拟技术提供商ADI的几款关键器件为例进行应用分析。

避免启停之间的“掉链子”的尴尬，这样为信息娱乐设备供电

启停系统是一套能自动控制发动机熄火、点火的系统。在车辆行驶过程中临时停车（例如等红灯）的时候，启停系统自动检测：发动机空转且没有挂挡；防锁定系统的车轮转速传感器显示为零；电子电池传感器显示有足够的能量进行下一次启动，满足这三个条件后，发动机自动停止转动。当松开刹车或踩下油门（或转下方向盘，切S、M档等）时，发动机立刻自动起动。自动启停系统能够尽量降低发动机怠速空转时间，以减少不必要的燃油消耗，降低排放提高燃油经济性。

自动启停功能由中央控制单元协调，该控制单元监测来自所有相关传感器（包括启动电机和交流发电机）的数据。在高效的蓄电池技术和相应的发动机管理程序的支持下，启停系统在较低的温度下也能正常工作，只需短暂的预热过程便可激活。此外，大多数系统可识别临时停车和行程结束之间的差异。如果驾驶员的安全带解开，或者车门或行李箱打开，系统不会重新启动引擎。但是，当使用启停系统使引擎重新启动时，12 V电池电压有可能已经降至5 V以下，如果车载信息娱乐系统开启或其他电子设备需要高于5 V的电压时，可能会导致这些系统复位。甚至有些导航系统要求更高的输入电压工作。因此，当输入电压在引擎重新启动期间降至5 V以下，若DC-DC转换器仅具有输入电压降压功能，则需要重新设置导航或音乐播放器系统。要想使电子控制单元ECU稳定工作，就需要升降压转换器。

ADI三路输出同步DC/DC控制器LTC7815在单个封装中集成了升压控制器和两个降压控制器，高效率同步升压转换器给两个下游同步转换器馈电，这在汽车启停系统中是非常有用的特性。

LTC7815启停应用原理图，工作频率为2.1 MHz

LTC7815在启动期间可以以4.5V至38V的输入电压工作，并在启动之后保持工作直到输入电压低至2.5V。同步升压转换器可产生高达60 V的输出电压，在输入电压够高时，它可让同步开关完全导通，以直通输入电压，实现效率最大化。两个降压转换器可产生0.8V至24V的输出电压，且整个系统可实现高达95%的效率。低至45 ns的最短导通时间可在2 MHz开关操作中实现高降压比转换，从而避开对噪声敏感的关键频段（如AM无线电），并可使用较小的外部组件。

多电源轨供电，实现一体化电源解决方案

除此以外，启停技术会加剧电子系统必须面对的极端条件，尤其是在反复发动引擎的情况下，每次重启都会让电池电源经历一次冷启动，冷启动情形下如果输出电压高于输入电压，就会迫使降压转换器在压差状态下工作。

就算不考虑启停系统对其的影响，单拎出汽车信息娱乐系统，也包含有各种复杂的电子元件组合，例如高性能微控制器、存储器、接口和驱动器 IC等，电源设计也同样复杂，每个元件都可能需要各种具有宽范围功率要求的低电压电源轨。同时，汽车性能、燃油效率和驾驶员操控的便捷性也都需要更加先进的电子系统来实现，电源系统还需要同时面对严苛的汽车运行条件，即较宽的电压范围和可预见的瞬变电池环境。

ADI一体化高压控制器LTC3372中提供的可用资源，可以实现两种前端拓扑（即升压和 SEPIC），以避免在压差状态下工作。其同样能够承受汽车电池环境带来的极端电压变化，保持稳压状态。由于它具有超低静态电流，可以让始终接通的元件保持运行而不会耗尽电池。LTC3372采用4个可配置的单片式稳压器，可为信息娱乐系统或其他电子系统提供多达五个输出通道。即使升压较为简单一点，它也会将任何高电压输入浪涌传送到下一个降压级。在下图中，SEPIC转换器产生一个5V中间电源轨，为两个3.3V/4A的低压稳压器供电，使高压控制器连续工作。

4.5V至50 V输入的非同步高压SEPIC转换器为两个3.3V/4A低压稳压器馈电

高电压降压型控制器输入可承受高达60 V的输入浪涌 ，并且还可以工作在采用标准降压型配置时低至4.5 V的输入电压、采用 SEPIC 配置时低至3 V的输入电压。该输入工作范围可在面临显著瞬变时为敏感型电子系统提供不间断电源。LTC3372的4个低电压降压型稳压器可以在8个1A功率级中选择组合功率级进行单独配置。通过组合功率级来满足每个稳压器的功率要求，并提供8种可能的独特4输出通道配置，所有这些都直接来自汽车电池电源。

本文小结

随着现代汽车中汽车电子系统占整车成本的比重不断提升，启停系统已经成为车企的通用技术，通过专门的转换器不仅能控制启动时的电压，而且配以增强型的启动机还能够保证汽车在频繁启动的时候强电压点启动机的损害，同时也避免了车辆在启动时电流突然变大造成对电瓶造成损坏。此外，低功耗以及超低静态电流也是汽车电源系统的关键要求，汽车可能会被闲置一个月或更久，当一些关键电子系统始终接通并安静运行时，必须保证不会耗尽电池。上述解决方案很好的兼顾了稳定供电的同时超低功耗和超低静态电流的电源系统特性。