首先,感谢参与整车控制器VCU硬件方案评审的粉丝们!!!!!!
一、整车控制器VCU电源输入电路
12V电源为DCDC电源芯片以及LDO电源芯片供电。DCDC芯片的选择主要考虑电源电压的输入范围,以及负载电流的大小,类似TPS54340这类芯片,TI都是有提供webench在线电路设计与仿真。软件能够得到参考的电路设计以及电源效率、芯片温升等等。
12V电源需要经过保险丝(过流保护),TVS防护(高电压脉冲),LC滤波(防护电压波动),共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)等电路的处理,以及需要加入防反接电路,其功能施加在负极上,处理后的电源才能进入DCDC电源芯片。
1、保险丝(过流保护)
保险丝选型主要考虑工作电压及通过的电流,按照1.5倍的裕量进行选择。工作电压是6-18V,DCDC电源模块产生的5V电压为以下电路供电:CAN通讯电路、MCU主控电路,以及2路LDO进行供电。总的最大电流留一定的裕量,大约是2.3A。所以选择保险丝电压27V,电流4.5A。
2、TVS防护(高电压脉冲)
1、电路电压尖峰的方向,决定选双极性还是单极性TVS,该方案是单极性。2、确定电路的正常工作电压、最大耐压值,确定TVS的VRWM、VCL。电源输入范围为6~18V,输入电压范围:2.9~32VDC。所以TVS的导通电压应VRWM大于18V VCL小于32V。3、根据电压尖峰的频率、幅值,确定功率和封装。3、LC滤波(防护电压波动)按照经验L一般12V电路选择47uH,5V选择4.7uH,滤波电感选择贴片电感,功率电路一般选择功率电感。功率电感值Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin),△I取20%-30%的输出电流Iout ,f为DCDC开关频率Fsw。LC滤波器最关键的两个指标,截止频率和Q值,计算公式如下:
电解电容C2用于电源的储能及滤波,按照经验值,12V选择330uf,5V选择47uf,C3滤去高频杂波信号,一般选择100nf贴片电容即可。小于10uf用贴片陶瓷电容,大于10uf的用铝或者钽电解电容,大于100uf以上,用铝电解电容。
4、共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)
依据阻抗频率曲线。考虑电源模块的额定最大电流、额定功率,共模电感值大一些。
5、防反接
N沟道MOS管通过S和D脚串于GND上,电阻R1、R2为MOS管提供导通电压,利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开,从而防止电源反接给负载带来损坏,VZ1为稳压管防止栅源电压过高击穿MOS管。电阻对于放大反馈电阻,以及分压的电阻精度用1%,其它的选择5%。
二、整车控制器VCU电源输出电路
12V电源通过LDO电源模块产生的5V电压为油门电路供电,DCDC电路提供的电流大小有限。电路按照电源芯片IC提供的推荐电路设计即可。
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