電源網(wǎng)多數(shù)汽車的電源架構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)都要遵循最基本的原則，但不是每個(gè)設(shè)計(jì)師都對(duì)這些原則有很透徹的了解。本文將對(duì)汽車電源設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的六大基本原則進(jìn)行一一的講解，讓設(shè)計(jì)師的基本功更加扎實(shí)。

以下是汽車電源架構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循的六項(xiàng)基本原則。

1、輸入電壓VIN范圍：12V電池電壓的瞬變范圍決定了電源轉(zhuǎn)換IC的輸入電壓范圍

典型的汽車電池電壓范圍為9V至16V，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，汽車電池的標(biāo)稱電壓為12V；發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電池電壓在14.4V左右。但是，不同條件下，瞬態(tài)電壓也可能達(dá)到±100V。ISO7637-1行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義了汽車電池的電壓波動(dòng)范圍。圖1和圖2所示波形即為ISO7637標(biāo)準(zhǔn)給出的部分波形，圖中顯示了高壓汽車電源轉(zhuǎn)換器需要滿足的臨界條件。除了ISO7637-1，還有一些針對(duì)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)定義的電池工作范圍和環(huán)境。大多數(shù)新的規(guī)范是由不同的OEM廠商提出的，不一定遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但是，任何新標(biāo)準(zhǔn)都要求系統(tǒng)具有過壓和欠壓保護(hù)。

2、散熱考慮：散熱需要根據(jù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的最低效率進(jìn)行設(shè)計(jì)

空氣流通較差甚至沒有空氣流通的應(yīng)用場(chǎng)合，如果環(huán)境溫度較高(>30°C)，外殼存在熱源(>1W)，設(shè)備會(huì)迅速發(fā)熱(>85°C)。例如，大多數(shù)音頻放大器需要安裝在散熱片上，并需要提供良好的空氣流通條件以耗散熱量。另外，PCB材料和一定的覆銅區(qū)域有助于提高熱傳導(dǎo)效率，從而達(dá)到最佳的散熱條件。如果不使用散熱片，封裝上的裸焊盤的散熱能力限制在2W至3W(85°C)。隨著環(huán)境溫度升高，散熱能力會(huì)明顯降低。

將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如：3.3V)輸出時(shí)，線性穩(wěn)壓器將損耗75%的輸入功率，效率極低。為了提供1W的輸出功率，將會(huì)有3W的功率作為熱量消耗掉。受環(huán)境溫度和管殼/結(jié)熱阻的限制，將會(huì)明顯降低1W最大輸出功率。對(duì)于大多數(shù)高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出電流在150mA至200mA范圍時(shí)，LDO能夠提供較高的性價(jià)比。

將電池電壓轉(zhuǎn)換成低壓(例如：3.3V)，功率達(dá)到3W時(shí)，需要選擇高端開關(guān)型轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換器可以提供30W以上的輸出功率。這也正是汽車電源制造商通常選用開關(guān)電源方案，而排斥基于LDO的傳統(tǒng)架構(gòu)的原因。

大功率設(shè)計(jì)(>20W)對(duì)于熱管理要求比較嚴(yán)格，需要采用同步整流架構(gòu)。為了獲得高于單個(gè)封裝的散熱能力，避免封裝發(fā)熱，可以考慮使用外部MOSFET驅(qū)動(dòng)器。