《電子技術(shù)應(yīng)用》
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汽車系統(tǒng)的USB供電

2017-05-18
關(guān)鍵詞: 汽車系統(tǒng) USB

  USB Type-C新標(biāo)準(zhǔn)中最令人激動(dòng)的一個(gè)方面是其電力傳輸部分,。通過USB供電,,器件可以成功獲得更多的電力,從而實(shí)現(xiàn)以前無法實(shí)現(xiàn)的功能,。手機(jī),、平板電腦和筆記本電腦等便攜式設(shè)備將能夠更快地充電,。顯示器等高功率設(shè)備將能夠通過相同的電纜獲得電源和數(shù)據(jù)。

  器件和主機(jī)的數(shù)量仍然相對(duì)較少,,但正不斷增加,。隨著USB Type-C器件的普及,消費(fèi)者也希望在家中,、移動(dòng)辦公時(shí)使用它們,,尤其是在汽車上。

  汽車系統(tǒng)有一套獨(dú)特的要求和設(shè)計(jì)障礙,,超出了USB供電的要求,。表1所示為汽車系統(tǒng)中的典型電壓。

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  汽車系統(tǒng)將對(duì)輸入使用保護(hù)和/或調(diào)節(jié),,以限制負(fù)載的電壓,。該電壓通常限于高出卡車電壓或?yàn)殡姵仉妷旱膬杀叮陀?0V,。輸入保護(hù)功能可使輸入電壓介于3-40V之間,。

  USB Type-A器件僅在5V條件下工作,因此降壓轉(zhuǎn)換器可以創(chuàng)建充電或通信端口,。然而,,在起動(dòng)條件下,USB Type-A系統(tǒng)不起作用,。過去,,這并不是一個(gè)很大的問題,因?yàn)檐囕v駕駛員只將車輛起動(dòng)一次,,而且起動(dòng)只需要很短的時(shí)間,。但是隨著停止起動(dòng)怠速的采用,這種中斷逐漸成為了一個(gè)嚴(yán)重的問題,。想像您坐在車中聽著手機(jī)播放的音樂,,每次車輛起動(dòng)和停止時(shí),,音樂就會(huì)中斷,。USB供電允許電壓介于5V-20V之間,為負(fù)載提供適當(dāng)?shù)碾妷菏且粋€(gè)真正存在的問題,。

  簡(jiǎn)單的降壓轉(zhuǎn)換器不再能夠執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換,。在特定的輸入和輸出電壓范圍內(nèi),,一個(gè)簡(jiǎn)單的升壓轉(zhuǎn)換器也不夠。汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需要一臺(tái)可以根據(jù)工況降壓或升壓的轉(zhuǎn)換器,。

  一些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)符合這些標(biāo)準(zhǔn),,包括單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)、反激式或非反向降壓-升壓,。非反向降壓-升壓類別還包括雙開關(guān)或四開關(guān)的選項(xiàng),。圖1所示為每個(gè)拓?fù)涞暮?jiǎn)化原理圖。

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  SEPIC和反激式轉(zhuǎn)換器所具有的性能高度相似;然而,,SEPIC的鉗位輸入電壓和現(xiàn)成的電感使其對(duì)汽車應(yīng)用更具吸引力,。雙開關(guān)降壓-升壓在功率上受限,其范圍與SEPIC類似,,但對(duì)雙開關(guān)降壓-升壓控制器來說,,可用選項(xiàng)很少。因此,,只能將SEPIC用于低功耗應(yīng)用(5-50W),,而將四開關(guān)降壓-升壓用于高功率應(yīng)用(30-100W)。

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  汽車環(huán)境中的許多應(yīng)用可以從USB供電中受益,,其中包括:

  · 車輛(5, 9, 15或20V)中可達(dá)100W的充電端口,。

  · 從便攜式設(shè)備充電和接受數(shù)據(jù)的信息娛樂端口。

  · 信息娛樂輸出端口——例如,,連接到車輛后部監(jiān)視器并通過同一根電纜提供電源和數(shù)據(jù)的端口,。

  · 可從汽車提供電源和數(shù)據(jù)的診斷端口。

  USB Type-C尚未應(yīng)用于車輛,,但很快就會(huì)得到應(yīng)用,。目前還有許多電源障礙需要解決,以確保獲得無故障的用戶體驗(yàn),。輸入和輸出電壓的變化使得非反向降壓-升壓電源成為理想的選擇,。對(duì)于低成本和低功耗解決方案來說,SEPIC可能是合適的選擇,。對(duì)功率和效率更高的設(shè)計(jì)來說,,四開關(guān)降壓-升壓法可以提供一個(gè)非常有吸引力的解決方案。在汽車環(huán)境中通過USB 供電的應(yīng)用數(shù)量只會(huì)增加不會(huì)減少,,這意味著電源設(shè)計(jì)的機(jī)遇將會(huì)更加多元,。


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