大多数汽车的动力架构在设计时必须遵循最基本的原则，但并非每个设计者都对这些原则有透彻的了解。

本文将逐一说明汽车电源设计中应遵循的六项基本原则，以便使设计人员的基本技能更加扎实。

以下是设计汽车电源架构时应遵循的六项基本原则。

1.输入电压VIN范围：12V电池电压的瞬态范围决定了电源转换IC的输入电压范围。

汽车电池的典型电压范围是9V至16V。

发动机关闭时，汽车电池的标称电压为12V。

发动机工作时，电池电压约为14.4V。

但是，在不同条件下，瞬态电压也可能达到＆amp; up; 100V。

ISO7637-1行业标准定义了汽车电池的电压波动范围。

图1和图2所示的波形是ISO7637标准给出的波形的一部分。

该图显示了高压汽车功率转换器需要满足的关键条件。

除了ISO7637-1，还有一些为汽油发动机定义的电池工作范围和环境。

大多数新规范是由不同的OEM制造商提出的，不一定遵循行业标准。

但是，任何新标准都要求系统具有过压和欠压保护。

2.散热注意事项：在空气流通不良甚至没有空气流通的应用中，需要根据DC-DC转换器的最低效率来设计散热。

如果环境温度高（＞ 30℃），则外壳具有热源（＞ 1W）。

该装置将快速加热（＞ 85℃）。

例如，大多数音频放大器需要安装在散热器上，并且需要提供良好的空气流通条件来散热。

另外，PCB材料和一定的覆铜面积有助于提高传热效率，从而达到最佳的散热条件。

如果不使用散热器，则封装上裸露焊盘的散热能力限制为2W至3W（85°C）。

随着环境温度的升高，散热能力将大大降低。

当电池电压转换为低压（例如：3.3V）输出时，线性稳压器将消耗75％的输入功率，效率极低。

为了提供1W的输出功率，将消耗3W的功率作为热量。

受环境温度和外壳/结点热阻的限制，1W最大输出功率将大大降低。

对于大多数高压DC-DC转换器，当输出电流在150mA至200mA范围内时，LDO可以提供更高的性价比。

将电池电压转换为低电压（例如：3.3V），当功率达到3W时，您需要选择一个高端开关转换器，该转换器可以提供超过30W的输出功率。

这也是汽车电源制造商通常选择开关电源解决方案并拒绝传统的基于LDO的架构的原因。

大功率设计（＞ 20W）对热管理有严格的要求，并且需要使用同步整流架构。

为了获得比单个封装更高的散热能力并避免封装“发热”，您可以考虑使用外部MOSFET驱动器。

3，静态工作电流（IQ）和停机电流（ISD）随着汽车中电子控制单元（ECU）数量的迅速增加，汽车电池消耗的总电流也在增加。

即使关闭了发动机并且电池电量已耗尽，某些ECU单元仍保持工作状态。

为了确保静态工作电流IQ处于可控制范围内，大多数OEM制造商开始限制每个ECU的IQ。

例如，EU要求是：100μA/ ECU。

大多数欧洲汽车标准规定ECU IQ的典型值小于100μA。

始终保持工作状态的设备（例如CAN收发器，实时时钟和微控制器的电流消耗）是ECU IQ的主要考虑因素。

电源设计需要考虑最低的IQ预算。

4.成本控制：OEM制造商在成本和规格之间做出折衷是影响电源物料清单的重要因素。

对于批量生产的产品，成本是设计中需要考虑的重要因素。

PCB类型，散热能力，封装选项和其他设计约束实际上受特定项目预算的限制。

例如，使用4层板FR4和单层板CM3，PCB的散热能力将达到