冷车发动也可实现无缝转换的汽车电源解决方案

。汽车总线上的另一种过压情况是由交流发电机稳压器故障引起的，在汽车电子系统OEM进行的电池测试中，常包括对这种过压情况的测试。这种故障可能导致交流发电机的充电电流全部加到电池上，并产生约为18V并持续较长时间的过高电压。

　　切换大功率负载会引起负载快速变化，汽车电源轨还会受到这种变化导致和持续时间很短的过压瞬态影响，这类大功率负载包括与汽车束线配线中很大的电感相互作用的电动车门、风扇以及冷却风扇电动机。

　　在大多数汽车中，由低通LC滤波器和瞬态电压抑制(TVS)阵列组成的无源保护网络被用作第一道防线，以箝制电源总线的峰值摆幅。一般情况下，位于保护网络下游的汽车电子系统必须承受高达40V的瞬态电压而不被损坏。关键系统不仅必须承受而且还必须在通过这类瞬态时无缝地工作，并且无中断。图4说明，LTC3115-1能保持5V电源轨的不间断调节，以1ms上升和下降时间通过13.8V至40V短暂电压瞬态。

图4：13.8V至40V负载突降电压瞬态

　　在汽车冷车发动瞬态时无缝工作

　　高压瞬态在汽车电源总线上是个问题，但是也许更具挑战性的问题是欠压瞬态。最严重的欠压瞬态是由冷车发动引起的，最初启动发动机时，会发生冷车发动情况。

　　典型的冷车发动电压波形如图5所示。最初的稳定低压是最极端的情况，当发动机启动器开始转动完全停止的发动机时，就会引起这种情况。在这个阶段，汽车的总线电压可能降至低于4V。更冷的温度会使情况恶化，因为机油粘性越大，要求发动机启动器提供的扭矩就越大。第一个稳定期之后，是第二个电压稍高一点的稳定期。在启动器保持发动机转动的同时，第二个稳定电压一般接近标称电池电压的一半。一旦发动机启动完毕，电池就恢复到标称电压。

图5：12V至4.5V冷车发动电压瞬态

　　在发生冷车发动瞬态时，安全装置以及发动机的关键组件(例如:发动机控制单元、燃料注入系统等)都要从始至终保持运行。如图5所示，在发生欠压情况时，自动和无缝地切换到升压工作模式，LTC3115-1的降压-升压型架构使该器件能保持输出稳压，因而可通过即使最严重的冷车发动瞬态。

　　由于当今的汽车包括了自动化节油、按需引擎起/停(当车辆遭遇红灯或在车流中短暂停驶时，汽车的引擎被关闭)等功能，因此冷车发动能力对于汽车电子而言其重要性有所增加。配备按需起动功能的汽车容易遇到频繁的欠压发动过程。因此，以前在传统汽车偶尔的冷车发动过程中无需运行的辅助电气组件，如今也必须在此类瞬变期间运作，以消除其对信息娱乐、导航、仪表板电子装置和照明系统的任何干扰。

　　低EMI且在AM频段无辐射

　　LTC3115-1具有一种低噪声强制PWM模式，两个开关引脚在该模式中均工作于恒定频率(对于任何负载都是如此)，因而产生了一种与工作条件无关的低噪声频谱。可预知的频谱和极少的次谐波辐射可帮助降低干扰并有助于符合严格的汽车EMI标准。

　　LTC3115-1支持高达2MHz的开关频率，这样基础开关频率分量及其所有谐波均可位于AM频段以上，以最大限度地减少对无线电接收的干扰。当图2所示的汽车应用电路在无负载及具有一个500mA负载的情况下运作时，LTC3115-1在AM频段上的频谱辐射示于图6。在这两种场合中AM广播频段之内的整个频率范围均未遭受任何显著的频谱辐射。

图6：固定频率低噪声PWM可最大限度地减少AM频段上的辐射

　　应对多个电源——未稳压交流适配器、汽车输入、USB、USB-PD和FireWire

　　为了提高灵活性和提升用户体验，很多便携式电子设备都设计成可配合不同的电源工作。这些电源之间的电压可能相差很大，尤其是考虑到连接器和电缆压降时。

　　在USB3.0情况下，标称供电电压为5V±5%，但是考虑到可允许的电缆和连接器压降时，完全符合要求的受电设备必须能在低至4V时工作。此外，在瞬态情况下，例如当更多设备插入主机或受电插座时，允许下游USB电源轨降到低至3.67V。

　　新批准的USBPD(功率传送)规范允许比USB高的功率传送，支持高达20V的电源电压。Firewire端口提供未稳压电源轨，其电压在很大的范围内变化，视供电设备类别的不同而不同，一般在9V至26V之间。

普及的交流适配器也许仍然是便携式设

备最常见的电源。典型的交流适配器只是一个变压器，其后跟着一个桥式整流器，从而提供了非有源调节。而该任务就留给了终端设备，以避免电缆压降的影响。未稳压交流适配器设计成以规定的典型输出电压提供额定电流。由于输出电压是未稳压，所以输出电压是负载电压的函数，在较轻负载时大幅提高，在重负载时会下降。此外，AC线电压允许在105V至125V之间变化，从而在未稳压交流适配器输出额外增加了10%的变化。