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汽车电子产品中电源电路的设计实现

 小蔡

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来源:嵌入式与汽车电子


任何电子产品,都不可或缺的就是电源电路。关于汽车电子产品中电源电路的设计,实际上都是取自乘用车12V(商用车24V)蓄电池供电,并将产品外接的12V供电转成内部的5V单片机供电。我们先来看一下,一般产品的典型电路。



从上图中我们可以看出,其核心器件基本上就是一个低压差线性稳压器78L05,也就是我们常说的LDO。在LDO的输入端需要增加串一个IN4407单项导通二极管,防止电压倒灌,从而影响整车12V电源网络。再串一个100欧的限流电阻,防止产品短路。另外还需要并一个TVS稳压管,用来稳定12V的输入电压。而且,在输入、输出端常规的都需要并一个一大一小的电容。能够起到滤波的作用,大电容滤低频,小电容滤高频。大电容一般取100uF,小电容一般取0.1uF。


另外,我们在做产品的EMC实验时,有时候会适当地在电路上增加一些电容或者磁珠,来提高产品的抗干扰能力,并且还需要减小产品自身的传导干扰和辐射干扰。根据经验采用以上的接法,基本上能满足产品过EMC实验的性能。


对于这里的78L05的选择并不是唯一,实际上有很多替代方案,可以采用其他管脚兼容(PIN TO PIN)的LDO来做替换。比如,我们常用的还有ROHM的BD54,DIODES的AP7381,MICROCHIP的MCP1804等等。


以上都是3PIN的LDO,其实还有8PIN的。




其实原理上都差不多,性能上也差不多,有时候更多地取决于价格和供货。


集成方案


关于电源电路的设计,除了可以采用单芯片方案,还可以采用集成方案。比如,选用NXP的TJA1028,除了带基本的LDO功能外,还集成了LIN收发器的功能。





从上面原理图的设计可以看出,电源部分的设计和单芯片LDO是完全相同的。只不过在针对LIN总线的设计上,增加了总线上拉,和防止总线窜电的稳压二极管。


三合一方案


另外,还有将单片机、LDO和LIN收发器集成到一起的三合一方案。





这种方案实际上选用了NXP的ZVL系列,这个单片机系列我在前面的专题中有专门介绍过。这种方案非常适合在电路板空间比较有限的情况下使用。我们知道在整车上某些位置安装电路板的空间是非常狭小的,常常需要配合结构件,设计各种不规则的电路板来配合安装。


从整个原理图设计上来看,可以说整个电路板几乎没有什么器件,只需要配上几个基本的阻容器件,就可以完整地实现一个带LIN总线功能的产品。


小结


以上都是一些汽车电子产品中,电源电路设计的实际应用。跟其他所有电子产品一样,电源电路设计的好坏,也就决定了整个产品基本性能的好坏。


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