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汽车系统中的典型电压拓扑结构应用

USB Type-C新标准中最令人激动的一个方面是其电力传输部分。经由过程USB供电,器件可以成功得到更多的电力,从而实现曩昔无法实现的功能。手机、平板电脑和条记本电脑等便携式设备将能够更快地充电。显示器等高功率设备将能够经由过程相同的电缆得到电源和数据。

器件和主机的数量仍旧相对较少,但正赓续增添。跟着USB Type-C器件的遍及,破费者也盼望在家中、移动办公时应用它们,尤其是在汽车上。

汽车系统有一套独特的请乞降设计障碍,越过了USB供电的要求。表1所示为汽车系统中的范例电压。

表1 汽车系统中的范例电压

汽车系统将对输入应用保护和/或调节,以限定负载的电压。该电压平日限于超过跨过卡车电压或为电池电压的两倍,但低于40V。输入保护功能可使输入电压介于3-40V之间。

USB Type-A器件仅在5V前提下事情,是以降压转换器可以创建充电或通信端口。然而,在起动前提下,USB Type-A系统不起感化。以前,这并不是一个很大年夜的问题,由于车辆驾驶员只将车辆起动一次,而且起动只必要很短的光阴。然则跟着竣事起动怠速的采纳,这种中断徐徐成为了一个严重的问题。想像您坐在车入耳动手机播放的音乐,每次车辆起动和竣事时,音乐就会中断。USB供电容许电压介于5V-20V之间,为负载供给适当的电压是一个真正存在的问题。

简单的降压转换器不再能够履行电源转换。在特定的输入和输出电压范围内,一个简单的升压转换器也不敷。汽车系统设计职员必要一台可以根据工况降压或升压的转换器。

一些拓扑布局相符这些标准,包括单端低级电感转换器(SEPIC)、反激式或非反向降压-升压。非反向降压-升压种别还包括双开关或四开关的选项。图1所示为每个拓扑的简化道理图。

图1 非反向降压-升压拓扑布局的简化道理图

这些拓扑中的每一个都包孕权衡,如表2所列。

表2选择非反向降压-升压拓扑布局时的权衡

SEPIC和反激式转换器所具有的机能高度相似;然而,SEPIC的钳位输入电压和现成的电感使其对汽车利用更具吸引力。双开关降压-升压在功率上受限,其范围与SEPIC类似,但对双开关降压-升压节制器来说,可用选项很少。是以,只能将SEPIC用于低功耗利用(5-50W),而将四开关降压-升压用于高功率利用(30-100W)。

汽车情况中的许多利用可以从USB供电中受益,此中包括:

车辆(5, 9, 15或20V)中可达100W的充电端口。

从便携式设备充电和吸收数据的信息娱乐端口。

信息娱乐输出端口——例如,连接到车辆后部监视器并经由过程同一根电缆供给电源和数据的端口。

可从汽车供给电源和数据的诊断端口。

USB Type-C尚未利用于车辆,但很快就会获得利用。今朝还有许多电源障碍必要办理,以确保得到无端障的用户体验。输入和输出电压的变更使得非反向降压-升压电源成为抱负的选择。对付低资源和低功耗办理规划来说,SEPIC可能是相宜的选择。对功率和效率更高的设计来说,四开关降压-升压法可以供给一个异常有吸引力的办理规划。在汽车情况中经由过程USB 供电的利用数量只会增添不会削减,这意味着电源设计的机遇将会加倍多元。

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