【導讀】qichejishudejinbujidadizengjialedianxingqichexitongzhongfuzadianzidianludeshuliang，yongyigaishanjiashitiyanyuanquanxing。xinchexingbuduanweixinxiyulexitongtigonggenggaofenbianlvdexianshiping、增強的用戶界麵和更多的連接選項；而先進的安全功能則包括了用於避免碰撞的激光雷達，以及用於駕駛員感知的多攝像頭與傳感器。大多數這種電子模塊都會連接到 12V 或 24V 電dian池chi係xi統tong，這zhe意yi味wei著zhe它ta們men會hui經jing受shou嚴yan苛ke或huo動dong態tai瞬shun態tai環huan境jing的de影ying響xiang。如ru何he確que保bao電dian路lu在zai極ji端duan環huan境jing下xia的de可ke靠kao運yun行xing，這zhe對dui電dian源yuan設she計ji人ren員yuan提ti出chu了le嚴yan峻jun的de挑tiao戰zhan。

圖 1 所示為典型的汽車電子係統。汽車電池係統的典型負載包括信息娛樂係統
、ADAS、數字駕駛艙、照明係統
、電子模塊 (ECU) 和 CAN 總線。

圖 1：典型汽車電子係統

congjiaoliufadianjichanshengdeyanzhonggaonengshunbiandaodianhuoxitongchanshengdedidianpingzaosheng，chuantongqichedianyuandeshuntaitiaojianduozhongduoyang。benwenjiangjieshaoyixiechangjiandeqicheshuntaitiaojian，lirudianchifanxiang、冷啟動、熱啟動和負載突降，並探討這些瞬態產生的原因以及係統設計的挑戰所在。

冷啟動

zaihanlengdetianqitiaojianxia，qichedianchiheyinqingdouxuyaochengshoujididewendu。dangqidongqixishoudadianliuyiqidonglengyinqingshi，dianchidianyahuixiajiang，bingchanshenglengqidongmaichong。lengqidongtiaojianxia，dianchidianyakenenghuizai 15ms 到 50ms 的時間內降至 3V 以下（最壞情況）。

之後，電池電壓會上升至大約 6V，並保持幾秒鍾，然後又在幾毫秒的上升時間內回到標稱電壓。在低溫環境中，典型冷啟動條件下的電池電壓曲線如圖2所示。ISO 7637-2標準中的測試脈衝4對這類啟動曲線有詳細的描述。

圖2: 典型冷啟動脈衝

典型條件之下
，不同汽車製造商的電池啟動曲線都非常相似，但不同OEM的電壓電平和時序則各不相同。

根據不同的 OEM 規格，啟動器曲線脈衝中可能還包含低頻正弦波。正弦波（例如 2Hz）代表了啟動期間的交流發電機噪聲。ISO 16750-2 標準中描述了幾種使用正弦波注入的啟動曲線， OEM 規格中可以引用。這種波形通常被稱為重度冷啟動脈衝（見圖 3）。

圖3: 重度冷啟動脈衝

冷啟動係統挑戰

在冷啟動條件下，電源解決方案需要確保在短時間內為低至 2.8V 的輸入提供連續、穩定的輸出調整率。具有寬VIN 範圍的變換器，例如 MPS的DC/DC 升降壓變換器MPQ8875A-AEC1，就可以解決這種低輸入電壓問題。

熱啟動

dangqidongqixishoudadianliulaiqidongreyinqingshi，dianchidianyayehuixiajiang，bingchanshengreqidongmaichong。jinguanreqidongmaichongyulengqidongmaichongfeichangxiangsi
，danqiyajianghesuoduandemaichongchixushijiantongchangchengdudihenduo。ISO 16750-2 和 ISO 7637-2標準中的測試脈衝 4 也對熱啟動的啟動曲線進行了描述。

在熱啟動脈衝期間，電池電壓可降至 5V 或 6V，電壓下降時間通常都比冷啟動短。在大約 5ms 的短暫持續時間之後，電池電壓會上升到大約 8V，並在此保持不到一秒鍾，然後再回到標稱電壓。圖 4 顯示了熱啟動條件下的電池電壓曲線。

圖4: 典型熱啟動脈衝

不同汽車製造商的熱啟動脈衝電池電壓曲線都很相似，但不同 OEM的電壓電平和時序也是各不相同。汽車自動啟停功能（start-stop）就是熱啟動脈衝條件的一個例子。當踩下刹車

，車輛完全停止時，引擎關閉；而在鬆開製動踏板時，引擎重新啟動。

熱啟動係統挑戰

xuduocheliangdouyaoqiu
，jishizaireqidongdengtiaojianxia
，yeyaobaochimouxieqichegongnengdechixuyunxing。liru，qicheshouyinjibuyingzaireqidongshiturantingzhibofangyinle
，yejingxianshimianbanyebuyingshanshuohuoshipinzhiliangxiajiang。caiyongjuyoukuan VIN 範圍的 DC/DC 升壓或升降壓變換器可以應對這種類型的低輸入電壓條件，例如MPS的MPQ8875A-AEC1。

反向電壓

dangqichedianchicongxitongduankai，bingyiwaidianchijixingfanzhuanzhonglianshi，huichuxianfanxiangdianyahuodianchifanxiangdeqingkuang。zhehuizaishurudianyuanlianjieqishangchanshengfudianya
，congersunhuaidianyuanheqitadianlu。xuduo IC 的額定負電壓僅為幾百毫伏（例如 -0.3V），而其他組件則可能對極性非常敏感。反向保護二極管或 MOSFET 通常被用於保護電路免受這種情況的影響。

圖 5 顯示了一個ECU錯誤連接到電池的裝置。將最初連接正確的14V 電池斷開
，重新連接至 ECU時，將電池極性反轉，使 ECU 處於負14V的電壓之下。ISO 和 OEM 測試定義了施加負電壓的持續時間可以超過 60 miao。changyongdefangfashicaiyongbaoxiansilaifangzhiguoliusunhuai，jutiqujueyufanxiangbaohudianlu。shijiafanxiangdianyachaoguoguidingdeceshishijianzhihou，xuyaozhongxinshijiazhengquejixingdedianya，yiquerenmokuairengnengzhengchanggongzuo。

圖5: 電池反向條件

反向電壓係統挑戰

保護所有 IC 和組件免受負電壓或反向電壓的影響至關重要。在這種條件之下，組件會嚴重降級甚至損壞。建議使用二極管和 MOSFET 等器件來提供相應的保護。

負載突降

當電池斷開但交流發電機仍連接到其他電子負載上時，會產生電壓浪湧
，這就是負載突降瞬態（見圖 6）。如果在車輛行駛時電池意外斷開，就可能會發生負載突降。常見的原因包括電池端子腐蝕、連接不良或電池電纜退化。

圖6: 負載突降條件

峰值浪湧電壓可能超過100V，並需要400ms的時間才能衰減下來。ISO 16750-2 和 ISO 7637-2中的測試脈衝 5a 和 5b通常被引用以對特定的負載突降瞬態脈衝進行描述。這兩個標準中都描述了兩種類型的負載突降瞬變。

1. 未抑製：當電池斷開且交流發電機仍為係統供電時，會產生高壓負載突降瞬態浪湧
，從而導致非鉗位波形
，如圖 7所示。在這種情況下
，交流發電機沒有內部鉗位或抑製裝置，連接到交流發電機的模塊和器件都會受到這種突發瞬態條件的影響。

圖7: 未抑製的負載突降脈衝

2. 受抑製：當負載突降瞬態浪湧發生時，波形被交流發電機整流器中的雪崩二極管抑製，從而產生鉗位波形（見圖 8）。在這種情況下，交流發電機中的鉗位保護會將大多數 12V 係統中的瞬態電壓抑製到較低的程度
，通常介於 32V 和 40V 之間。

圖8: 受抑製的負載突降脈衝

負載突降係統挑戰

電路必須能夠承受負載突降而不會損壞或退化。建議采用 TVS 二極管或其他輸入保護來避免受到負載突降的影響。為了抑製負載突降，電路所需的鉗位保護可能隻需要額定在 40V 至 45V 之間。此時
，采用寬 VIN 降壓變換器即可滿足係統要求，例如MPS的MPQ4316-AEC1。 對於不受抑製的負載突降

，鉗位保護的額定值要高得多，因此也需要更大且成本更高的解決方案。

總結

表 1 總結了上文描述的汽車瞬態和脈衝條件，涵蓋了常見的行業測試標準，同時還強調了係統設計者必須考慮的係統挑戰。

表 1：汽車輸入瞬態、通用標準和係統挑戰

結論

所suo有you典dian型xing汽qi車che模mo塊kuai都dou需xu要yao解jie決jue文wen中zhong討tao論lun的de大da部bu分fen或huo所suo有you瞬shun態tai條tiao件jian。對dui這zhe些xie關guan鍵jian的de汽qi車che瞬shun態tai有you一yi個ge基ji本ben的de了le解jie對dui於yu設she計ji出chu穩wen健jian的de解jie決jue方fang案an十shi分fen必bi要yao。

設計滿足極端條件的可靠電源電路可能極具挑戰性，但 MPQ4316-AEC1（具有寬 VIN 的降壓變換器）
、MPQ8875A-AEC1（具有寬 VIN的升降壓變換器）和 MPQ7200- AEC1（具有寬 VIN 的 LED 驅動器）等性能穩健的汽車組件擁有應對動態環境的能力


，能夠提供出色的性能和安全性。

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