对于电源管理系统来说,低压造成的危害通常不是致命的,高压则常常造成灾难性的影响。车内应用中最有名的高压大概就是由抛负载(LoadDump)过程所产生的,因为当感性的发电机正在为电池充电时,如果电池突然断开了(负载消失),发电机输出的电流不能突然消失,100 多V的高电压尖峰就生成了,持续的时间还非常长,可以多达 400ms,通常的电源器件是很难承受的。
现代的发电机为了避免这个问题的出现,有的会加入电压钳位的功能,使其输出电压不会超出 36V,这可能是现在很多车用电源管理器件的最高工作电压定义为 36V 的原因,立锜的很多车规器件也是这样来定义的。即便如此,在车用电子设备的输入端增加能够吸收高于 36V 电压脉冲能量的电压抑制器件还是很有必要的,因为与盲目地提高电源管理器件的耐压相比,这样做的成本可能更加低廉。
车辆电池总线电压的另一个极端是低压,这通常发生在启动的时候,并以寒冷的冬季更为严重,因为电池在低温下的内阻更高,启动电机消耗的电流在电池内阻上造成的压降更大。针对这个问题,标准所定义的最低电源电压为 6V。
要车用电子设备确保在 6V-36V 的电压范围内都能正常工作并不是一件容易的事情,因为单纯的升压或有时候要满足负载的要求是不可能的,这时候就有必要引入能够自动升降压的转换架构,传统的 SEC 架构就很可能被使用到,而我们曾经介绍过的 RTQ7880 则采用了更好的 Buck-Boost 架构,能在 Buck 和Boost 模式之间自动切换,完全根据输入电压和输出电压之间的关系选择工作模式,使用起来就相对比较自由,同时还具有更高的转换效率。
由于不同的使用情况就会有不同的恶劣境况出现,提出一个简单的最坏电源环境模型是比较容易让人理解的。
当把这样的电压波形施加到你的设备电源输入端时,它必须要能够活着走出来。
6V 电压是汽车发动机起动期间因电动机消耗大电流形成的电压跌落造成的;120V 峰值电压是大负载突然消失时由发电机电感储能造成的;负尖峰的幅度是 -150V,当一个感性负载正在工作而供电却突然消失了时,感性负载的惯性就造就了它;24V 电压是在有人要将一个外来的电池接入系统,但却不小心将两个电池串联起来了时造成的;反向的电池电压则比较简单,就是把电池的极性弄错了,张冠李戴,系统将受到持续的反向电压冲击。
这么复杂的任务看起来是要让设备承担,但实际的承担者却都是电源管理系统。想想那些把全部身心都献给了电源管理事业的人,要设计稳定输出满足负载要求的系统就已经很不容易了,还要面对这么艰难的任务,说起来也真是不容易。在这样的时候能够做的事情就是把最好的电源管理器件提供给你,助你一臂之力。