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1.前言
关于车载电子设备，一般概念是指不涉及车辆控制与行车安全（诸如行驶系电子控制系统、安全系电子控制系统、传动系电子控制系统等等）的电子设备，是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，他和汽车本身的性能并无直接关系，因而其大致可分为两类，一类是包括汽车信息系统、导航系统、音响系统及电视娱乐系统等等，是属于一般性的车辆辅助设备，另一类则是为执行特殊任务及工程任务的专用设备。对于这类车载电子设备，一般则有两种供电方式：一种是直接取用车上12V或24V车载电瓶，另一种是通过采用逆变器将电瓶电源转换为220V的交流电源，间接获得电源。然而这些方式下的设备总功率必将受到一定的限制，因此电源的效率是设计的重点，尤其是大规模集成电路以及数字电路的设备上的广泛应用，需要5V、3.3V以下的电源。
2.电源效率
2.1 逆变电源
由于是车载环境，设备的总功率受到限制，因此，对于采用220V的交流电作电源的设备，为了获得220V的交流电，工频逆变器则是关键部件，大多数是直接采用专业的单相逆变器，可提供比较大的输出功率，稳定的电压，谐波干扰小，负载能力强，有较高的电源效率。高端逆变器是纯正弦波电压输出，国外名牌产品尤其是欧美产品，效率都很高，可达到90%以上，而欧洲的标准是97.2%，但价格也昂贵，而国内产品则大都在90%以下，稍次点的是准正弦波逆变器，电源效率也很高，但电源谐波干扰相对较大，对要求高精度的设备不利，而方波逆变器则因为三次谐波较强而引起电磁污染严重，而且负载能力差，仅是额定负载的40~60%。概括来说，纯正弦波逆变器通过高质量的交流电，可驱动任意负载，但其技术要求及成本很高。而准正弦波逆变器，可以满足大部分的设备需求，价格适中，也是目前市场的主流产品，方波逆变器则技术含量低，效率不高而逐渐没有了市场。
2.2低压电源
低电压的直流稳压源，是大多数的电子装置及设备所必需的。就目前的技术，直流稳压电路中最常见的、应用最广的有线性稳压电源和开关稳压电源，它们各自都有一定的特点及适用范围。
2.2.1 线性稳压电源
直流线性稳压电源就其工作原理，简单地说，就是一个用等效的可变电阻器与负载串联或并联，通过控制可变电阻器发挥其分压或分流作用，使负载端电压保持恒定。
因此这类电源有一个共同的特点就是它的输出电压比输入电压低，其调整管工作在线性区，调整管与负载或串联或并联，通过改变调整管压降来稳定输出，属于降压型的稳压器。
此类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高、外围元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。但是缺点也很突出，效率低，因调整管工作在放大状态，以致稳压器上的压降越大、负载电流越大，功耗就越大，效率更低。
2.2.2 开关型稳压电源
与线性电源相比，开关电源是运用“斩波”技术这一更为高效的工作方式。其核心是DC/DC变换电路，也称直流斩波电路。是一项能量（功率）控制技术，运用电感、电容的储能特性，通过可控开关的通断时程，间断地将输入的电能储存在电容（感）里，然后再释放给负载，从而提供合适的电能给负载。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
DC/DC变换电路就是将输入的直流电压变换成固定的或可调的输出直流电压。主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）控制，DC/DC变换电路广泛应用于开关电源。
根据电路的拓补结构，常见的DC/DC变换电路主要有非隔离型电路、隔离型电路等。
*非隔离型电路（无变压器）
非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍斩波电路的工作原理、升压及降压斩波电路。
*隔离型电路（有变压器）
在非隔离型电路中加入变压器，将输入输出电路电气分离就可构成隔离型电路。
正激电路与反激电路之分，其特性与运用场合各有不同。
反激式：适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低、输出电路中虽然用到滤波电感，但要求却不高（一般采用定值取值，而不必进行计算）。
正激式：开关管导通时传输能量，适合于200W以上的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，但要计算滤波电感的参数，正激式的缺点：开关损耗大于反激式、噪声大于反激式、元件数目比反激式多。200W以上的电子产品在日常使用较少，反激式适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是反激式用量多于正激式的原因
整体而言，开关电源的优点是功耗小、效率高（可以达到80~95%）、稳压范围宽、稳定可靠、因工作在相对高频，滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；缺点相对于线性电源来说成本较高、纹波较大，还可能带来难以克服的EMI问题。
3.低压电源设计
车载设备的电源主要取自电瓶12V/24V电源，以及通过逆变器而间接获得的220V交流电，由于是车载环境，在电源的使用上有其特殊性与局限性，因而在电源的选择上，提高电源效率是永恒原则，开关型直流稳压电源可满足对电源效率和安装体积有要求的地方，对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方多选用线性直流稳压电源，这是不得已的折中办法，必须根据具体要求，环境情况灵活运用。
在选择或设计一个电源之前，应当先充分了解和掌握不同性质的电源的性能特点，同时还需要预先清楚此电源所服务的都是些什么系统及设备，详细了解其对电源的要求和限制，对这些问题的掌握和透切了解，可大大降低成本和减少开发时间。
1、线性直流稳压电源在设计上，主要的技术措施是降低调整管的功耗。
1）控制输入输出电压差，通过设计选择合适的220V交流降压变压器的输出电压；
电路中要求提供较低电压的电源，如果功率也比较小，可通过稳压二极管等构成二次电源；
2）控制稳压源满负荷状态的输出功率，以降低总输出电流，必要时可将按并联方式供电的电子设备分作几部分，以便为其独立供电；
常用的线性串联型稳压电源芯片有：
* 78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型），（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V），属于固定输出电压型；
* LM117/LM217/LM317（可调正电压型），LM137/LM237/LM337（可调负电压型）三端可调稳压器集成电路。
LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路系列产品之一。输出电压范围为1.2V至37V，最大负载电流为1.5A，典型线性调整率为0.01%，典型负载调整率为0.1%,纹波抑制比为80dB。输出短路保护、过流、过热保护、调整管安全工作区保护。
它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317能够有许多特殊的用法，比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。
关于车载电子设备，一般概念是指不涉及车辆控制与行车安全（诸如行驶系电子控制系统、安全系电子控制系统、传动系电子控制系统等等）的电子设备，是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，他和汽车本身的性能并无直接关系，因而其大致可分为两类，一类是包括汽车信息系统、导航系统、音响系统及电视娱乐系统等等，是属于一般性的车辆辅助设备，另一类则是为执行特殊任务及工程任务的专用设备。对于这类车载电子设备，一般则有两种供电方式：一种是直接取用车上12V或24V车载电瓶，另一种是通过采用逆变器将电瓶电源转换为220V的交流电源，间接获得电源。然而这些方式下的设备总功率必将受到一定的限制，因此电源的效率是设计的重点，尤其是大规模集成电路以及数字电路的设备上的广泛应用，需要5V、3.3V以下的电源。
2.电源效率
2.1 逆变电源
由于是车载环境，设备的总功率受到限制，因此，对于采用220V的交流电作电源的设备，为了获得220V的交流电，工频逆变器则是关键部件，大多数是直接采用专业的单相逆变器，可提供比较大的输出功率，稳定的电压，谐波干扰小，负载能力强，有较高的电源效率。高端逆变器是纯正弦波电压输出，国外名牌产品尤其是欧美产品，效率都很高，可达到90%以上，而欧洲的标准是97.2%，但价格也昂贵，而国内产品则大都在90%以下，稍次点的是准正弦波逆变器，电源效率也很高，但电源谐波干扰相对较大，对要求高精度的设备不利，而方波逆变器则因为三次谐波较强而引起电磁污染严重，而且负载能力差，仅是额定负载的40~60%。概括来说，纯正弦波逆变器通过高质量的交流电，可驱动任意负载，但其技术要求及成本很高。而准正弦波逆变器，可以满足大部分的设备需求，价格适中，也是目前市场的主流产品，方波逆变器则技术含量低，效率不高而逐渐没有了市场。
2.2低压电源
低电压的直流稳压源，是大多数的电子装置及设备所必需的。就目前的技术，直流稳压电路中最常见的、应用最广的有线性稳压电源和开关稳压电源，它们各自都有一定的特点及适用范围。
2.2.1 线性稳压电源
直流线性稳压电源就其工作原理，简单地说，就是一个用等效的可变电阻器与负载串联或并联，通过控制可变电阻器发挥其分压或分流作用，使负载端电压保持恒定。
因此这类电源有一个共同的特点就是它的输出电压比输入电压低，其调整管工作在线性区，调整管与负载或串联或并联，通过改变调整管压降来稳定输出，属于降压型的稳压器。
此类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高、外围元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。但是缺点也很突出，效率低，因调整管工作在放大状态，以致稳压器上的压降越大、负载电流越大，功耗就越大，效率更低。
2.2.2 开关型稳压电源
与线性电源相比，开关电源是运用“斩波”技术这一更为高效的工作方式。其核心是DC/DC变换电路，也称直流斩波电路。是一项能量（功率）控制技术，运用电感、电容的储能特性，通过可控开关的通断时程，间断地将输入的电能储存在电容（感）里，然后再释放给负载，从而提供合适的电能给负载。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
DC/DC变换电路就是将输入的直流电压变换成固定的或可调的输出直流电压。主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM）控制，DC/DC变换电路广泛应用于开关电源。
根据电路的拓补结构，常见的DC/DC变换电路主要有非隔离型电路、隔离型电路等。
*非隔离型电路（无变压器）
非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍斩波电路的工作原理、升压及降压斩波电路。
*隔离型电路（有变压器）
在非隔离型电路中加入变压器，将输入输出电路电气分离就可构成隔离型电路。
正激电路与反激电路之分，其特性与运用场合各有不同。
反激式：适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低、输出电路中虽然用到滤波电感，但要求却不高（一般采用定值取值，而不必进行计算）。
正激式：开关管导通时传输能量，适合于200W以上的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，但要计算滤波电感的参数，正激式的缺点：开关损耗大于反激式、噪声大于反激式、元件数目比反激式多。200W以上的电子产品在日常使用较少，反激式适用于200W以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是反激式用量多于正激式的原因
整体而言，开关电源的优点是功耗小、效率高（可以达到80~95%）、稳压范围宽、稳定可靠、因工作在相对高频，滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；缺点相对于线性电源来说成本较高、纹波较大，还可能带来难以克服的EMI问题。
3.低压电源设计
车载设备的电源主要取自电瓶12V/24V电源，以及通过逆变器而间接获得的220V交流电，由于是车载环境，在电源的使用上有其特殊性与局限性，因而在电源的选择上，提高电源效率是永恒原则，开关型直流稳压电源可满足对电源效率和安装体积有要求的地方，对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方多选用线性直流稳压电源，这是不得已的折中办法，必须根据具体要求，环境情况灵活运用。
在选择或设计一个电源之前，应当先充分了解和掌握不同性质的电源的性能特点，同时还需要预先清楚此电源所服务的都是些什么系统及设备，详细了解其对电源的要求和限制，对这些问题的掌握和透切了解，可大大降低成本和减少开发时间。
1、线性直流稳压电源在设计上，主要的技术措施是降低调整管的功耗。
1）控制输入输出电压差，通过设计选择合适的220V交流降压变压器的输出电压；
电路中要求提供较低电压的电源，如果功率也比较小，可通过稳压二极管等构成二次电源；
2）控制稳压源满负荷状态的输出功率，以降低总输出电流，必要时可将按并联方式供电的电子设备分作几部分，以便为其独立供电；
常用的线性串联型稳压电源芯片有：
* 78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型），（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V），属于固定输出电压型；
* LM117/LM217/LM317（可调正电压型），LM137/LM237/LM337（可调负电压型）三端可调稳压器集成电路。
LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路系列产品之一。输出电压范围为1.2V至37V，最大负载电流为1.5A，典型线性调整率为0.01%，典型负载调整率为0.1%,纹波抑制比为80dB。输出短路保护、过流、过热保护、调整管安全工作区保护。
它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317能够有许多特殊的用法，比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。