电源电路怎样设计才能提高汽车电子产品可靠性?

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将来在汽车中,电子产品的应用将变得普遍得多。不过,可能性不采取不同的最好的法子来出理 与日益增多的电子产品有关的难题,必须今天看一遍的可靠性难题注定会变得更严重。以梅塞德斯奔驰为例,在305年第一季度,可能性与其E-Class和S-Class型号有关的质量难题,我们都都都都不得不退还6亿美元收益。因此难题不仅关系到客户满意度,它也正在变成对行车安全的担忧。收音机必须正常工作全部一定会哪此大事,因此可能性电动转向系统失灵,汽车还要驶到路边以重启系统,那难题就大得多了!

必须都还要做些哪此来出理 哪此令人担忧的难题,又太大再倒退回化油器时代呢?你说歌词 都还要从日本厂商那里得到启示。毕竟,雷克萨斯(Lexus)1995年在可靠性上排名第一,305年仍然位居第一。日个人所有所有所有也成功地实现了一致的高质量标准,不管我们都都都都的车是在哪里生产的。在日本名古屋或美国俄亥俄州生产的汽车质量一样高。日个人所有所有所有是通过与供应商紧密商务商务合作并在设计阶段关注每有一个 细节做到其他点的。

客户发现的绝大多数难题都源自设计阶段而全部一定会生产阶段。缺点一旦设计进去了,任何工人都可能性性在生产中将其剔除出去。另外,必须可靠的器件,也可能性性发明可靠的汽车。很明显,只采用系统级的最好的法子必须出理 所有难题,系统级和器件级还要齐头并进。

因此我们都都都都还要用两步走的最好的法子完成汽车电子产品设计。要提高未来汽车的质量,同時 还要卓越的系统级设计和出色的器件级可靠性。要怎样促使做到其他点?首先,还要选折 所有系统级难题并仔细规划,可能性系统架构难题在很久 的设计阶段是不能自己出理 的。

可能性汽车的网络化程度必须高,因此在开发初期就选折 系统间传递信息的类型和系统通信控制最好的法子是至关重要的。功率、热量和空间限制也还要在系统级规划阶段出理 。尽管单个子系统在备用情况表可能性只消耗两三毫瓦功率,因此在未来的汽车中,可能性有30个那我的子系统,这会越来太快了 了 耗尽汽车电池的电量。诸必须类的限制因素可能性对电源系统类型的选折 产生重大影响。因此,正如前面提到的那样,还要在系统级规划时考虑出理 子系统间可能性产生干扰的最好的法子。

经太大年的模拟集成电路开发,凌力尔特公司深知最成功的产品一定是与客户紧密商务商务合作的产品,我们都都都都根据客户需求,选折 最佳集成电路。我们都都都都并全部一定会一上来就问客户还要哪此类型的集成电路或希望实现哪此样的性能规格,可是问:“其他项目的目标是哪此?我们都都都都试图出理 哪此难题?”集成电路设计师与系统设计师的着眼点不同,常常提出客户并别问我也无从要求的创新性出理 方案。系统设计师与集成电路设计师思路开阔地商务商务合作,老要 会产生性能最佳、成本最低和最可靠的出理 方案。

正如前面可能性提到的那样,只采用系统级最好的法子明显是严重不足的。器件级可靠性也是至关重要的。从历史上看,汽车设备制造商老要 把重点放在单个器件的质量上,以此确保集成电路的质量。其他过程我我觉得有点硬要,因此必须其他过程还必须确保系统的可靠性。这类,有一个 DC/DC控制器集成电路可能性出色地通过了器件级合格性测试,因此可能性工作模式必须选折 好,同時 接通了顶部和底部的栅极驱动器,必须即使该集成电路一种生活生活太大再有任何难题,也可能性损坏外部MOSFET。而这类难题不容易由器件级合格性测试检测出来。

可能性器件级合格性测试检测必须这类难题,因此汽车设备制造商还要非常仔细地选折 集成电路供应商。汽车制造商应该检查目标供应商过往的现场故障率,也应该花力气了解该供应商的“质量文化”。电路设计师、测试工程师和芯片工厂操作员做了哪此工作来确保其集成电路具有一致的质量和可靠性?

汽车制造商要考虑“总体拥有成本”,而全部一定会在满足最低要求的情况表下简单地选折 最便宜的集成电路,其他点就有点硬要。在选折 集成电路厂商时,严重不足充分的应用支持、交货严重不足准时以及附加的外部器件所带来的成本全部一定会予以考虑。最后,因此有可能性,就应该选折 专门为苛刻的汽车环境而设计的集成电路。

集成电路应该规定工作在宽温度范围,就电源管理集成电路而言,在其他情况表下,促使够承受高达30℃的结温。对于电源器件来说,仅规定器件的额定工作温度为125℃还严重不足,可能性结温会高于环境温度。始终保持接通的子系统应该采用具有非常低的备用模式电流的集成电路,以最大限度地减少电池泄漏。促使承受冷车发动和负载突降情况表也是至关重要的。

要提高可靠性,汽车系统设计师与集成电路设计师的互动必不可少。系统架构合理、仔细选折 集成电路供应商以及专门为汽车应用而设计的集成电路是未来保证汽车可靠性的关键因素。器件级可靠性仍然是不可或缺的,因此必须器件级可靠性是严重不足的。

汽车环境对任何类型的电子产品来说全部一定会非常严酷的。宽工作电压要求再加高瞬态电压和宽温度偏移,使电子系统工作异常艰难。同時 ,随着器件数量增加,可用空间必须小。因此可能性空间限制和温度要求,效率变得更加关键了。在低输出电压和甚至中等电流水平以及功率高于几百毫瓦时,简单使用线性稳压器来产生哪此系统电压全部一定会再实际了。因此,在过去几年中,主要可能性热限制的导致 ,开关稳压器正在取代线性稳压器。开关稳压器效率的提高和占板面积的减小的好处超过了附带产生的复杂性性和EMI难题。

考虑到哪此限制因素,开关稳压器还要具有以下特点和形态:宽输入电压工作范围;在宽负载范围内具有高效率;在正常工作、备用和停机模式时具有低静态电流;低热阻;最低的噪声和EMI辐射。

因此,有一个 好的汽车开关稳压器还要规定在3V至30V的宽输入电压范围内工作。30V额定值为14V系统提供了良好的裕度,14V系统通常箝位在36V至40V范围内。另外,宽负载范围的高效率电源转换在大多数汽车系统中也是必不可少的。这类,在负载范围为10mA至1.2A时,就有一个 5V输出而言,预计还要约85%的电源转换效率。在大电流时,外部开关还要有良好的饱和度,一般在1A时为0.2Ω。为了提高轻负载时的效率,需降低驱动电流或让驱动电流与负载电流成正比。另外,外部控制电路的电源还要通过“BIAS”引脚提供,而“BIAS”引脚都还要由输出提供供电,这利用了降压型转换器的电源转换效率。可能性偏置电流是从输出而全部一定会输入获得的,因此按照输出与输入电压比降低了控制电路所需的输入电源电流。

汽车系统中的可是应用还要连续供电,甚至在汽车停放后也是那我,这类遥控车门开启系统、安全与GPS系统。哪此应用的关键要求是低静态电流,以延长电池寿命。在这类情况表下,稳压器会以正常的连续开关模式运行,直到输出电流降至低于约30mA为止。低于其他电流值过后,开关稳压器还要脉冲跳跃以保持稳压。在脉冲之间稳压器都还要进入休眠模式,这时只给主次外部电路供电。不过,在轻负载电流时,开关稳压器还要自动切换至突发模式工作。

尽管开关稳压器比线性稳压器产生更多噪声,因此开关稳压器的效率高得多。在可是敏感应用中可能性证明,因此开关稳压器的工作是可预测的,必须噪声和EMI值就都还要控制。可能性开关稳压器在通常工作模式时以恒定频率切换,必须切换边缘是干净和可预测的,必须过冲或高频振铃,这时EMI最低。小的封装尺寸和高工作频率促使形成紧凑的小型布局,这最大限度地降低了EMI辐射。另外,可能性稳压器都还要与低ESR陶瓷电容器同時 使用,必须输入和输出电压纹波都都还要最大限度地减小,哪此纹波是系统附带的噪声源。

汽车电子产品还促使够承受极宽的温度范围。在北方,温度可能性降至-40℃,而在引擎仓内温度可能性高达+125℃。那我的要求与对军用级器件的要求相同,因此汽车电子产品市场对成本是非常敏感的。

汽车中的12V电池电源老要 被称为“来自地狱的电源”,必须说是有充分理由的。在非常寒冷的天气中发动引擎,常常称为“冷车发动”,可能性导致 电池电压降至4V。在其他汽车公司,其他电压要求甚至更低。电池连接不牢固或重负载断开常常能导致 “负载突降”情况表。在其他情况表下,12V电池电压你说歌词 瞬间超过30V,对于有一个 所谓的12V系统,这你说歌词 出乎意料。因此让难度更加增大的是,即使电池安反了,电子产品也绝对必须有任何损坏。

因此很明显,从环境温度和工作电压角度来看,汽车电子产品居于环境非常严酷。不仅必须,在其他几方面,其他环境也具有同样的挑战性。随着太大的电子产品进入汽车,汽车系统空间正在变得非常受限。这类,复杂性的电子系统现在还要装在引擎仓、仪表板、座椅头靠等狭小空间中。

总之,严酷的环境再加汽车电子系统中居于的各种瞬态情况表仍然是必须竖立牢固市场地位的集成电路供应商进入其他市场的重大障碍,不管哪此系统是在引擎罩内还是仪表板下。

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