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摘要：为了保证行驶记录仪稳定可靠工作，需要对其供电电源进行特别设计，以保证输出电源为＋5 V和＋3.3 V恒压。文章从分析影响车载电源供电质量的因素入手，与线性电源作比较，选择了开关电源供电模式，采用LM2576电源模块，考虑电源反接和过压因素，设计了汽车行驶记录仪的电源。
关键词：汽车行驶记录仪；电源；LM2576
中图分类号：U463.7文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0018－02
汽车行驶记录仪是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其它信息进行记录、存储并通过接口实现输出的数字式电子记录装置。汽车行驶记录仪一般采用单片机等作为控制芯片，包括电源模块、时钟模块、数据采集与处理模块、数据存储模块、通信模块、人机对话模块、抗干扰模块等。其中电源模块是整个系统稳定正常工作的重要前提。因此，有必要对其供电电源进行合理设计，以保证汽车行驶记录仪发挥其功能。
1车载电源供电质量影响因素及转换模式选择
目前汽车电源电压有＋12 V、＋24 V和＋36 V 3种，其中我国汽车电源主要采用＋12 V和＋24 V两种。汽车行驶记录仪一般要求的电源是＋5 V和＋3.3 V，＋5 V电源为单片机等供电，为主电源，＋3.3 V为数据存储器供电，为辅助电源。实现＋12 V、＋24 V电源到＋5 V、＋3.3 V的DC－DC转化方式常见方法有线性稳压变化和开关电源。一般设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和隐压器件来将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压。线性稳压电源具有稳定性高、电路简单的优点，但是也有体积笨重、效率较低的缺点。开关电源是采用脉宽调制的原理，使调整管工作在饱和或截止状态，在电源内部吸收或抑制输入端的绝大多数干扰，不会对输出端产生影响，具有效率高、发热量小、稳定可靠的优点，但设计要比线性稳压器复杂。综合考虑到汽车行驶记录仪的体积、能耗和瞬时尖峰干扰对供电质量的影响等，该记录仪主供电模块（＋5 V）不宜采用线性稳压电源，辅助电源（＋3.3 V）可以考虑采用该方案，也可采用开关电源。
2电源设计
本文采用LM2576为核心的开关稳压电源来设计主电源。本系统选用LM2576－5.0和LM2576－3.3为电源芯片，将汽车的电瓶直流电源转化成系统电路正常工作所需要的＋5 V和＋3.3 V两种。
图1LM2516的＋5 V输出电路图
电感Ll的选择要根据LM2576的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式计算出电压：
微秒常数（E•T）：
E•T＝（Vin－Vout）×Vout/Vin×1000/f（V. μS）
上式中，Vin是LM2576的最大输入电压，Vout是LM2576的输出电压，f是LM2576的工作振荡频率值（52 kHz）。E•T确定之后，就可参照LM2516数据手册所提供的相应的电压•微秒常数和负载电流曲线来查找所需的电感值了（100μH）。而输出＋3.3 V的电路与输出＋5 V的电路相同，只需将电路中的LM2576－5芯片替换为LM2576－3.3芯片，其他元件相同。
根据汽车行驶记录仪国标要求，需要考虑电源的极性反接试验电压。本设计采用二极管电路桥，如图2，无论输入电源的正极J1的左端还是右端，都能保证电源输出端J2得到的都是正极。
图2电源极性反接保护电路图
最后考虑过电压试验。由于LM2576芯片的的输入电压范围是1.23～37 V（HV型为57 V），所以能够适合国标规定的过压要求，保证了汽车行驶记录仪的过压工作条件下的正常工作。
另外，在设计汽车行驶记录仪电源时，为消除车载不稳定电源的影响，除了采取稳压滤波技术外，还可采取电源冗余技术。例如车辆起动瞬间，蓄电池电压会迅速降低，对记录仪产生很大的拉电流，使其产生欠压复位。如果采用附加电池作为冗余电源，则能保证记录仪的正常工作，电压不受影响。
3结束语
采用LM2576设计的电源经过极性反接、过电压试验改进后能够稳定提供系统所需电源，电路比较简单，工作稳定，抗干扰能力强，十分适合汽车行驶记录仪的工作环境和特点，因此，在汽车行驶记录仪中具有很好的应用价值。
The Power Supply Selection and Design of Vehicle Traveling Data Recorder
Wang Peiyu，Gao Song
Abstract: In order to ensure the stable and reliable drive of traveling data recorder, it is necessary to be specially design the power supply to ensure that the output of power supply is +5 V and +3.3 V constant voltage. The article starts from analyzing the factors that affect the power supply quality which vehicle carries provide, compared with the linear power supply, selects the mode of switching power supply, adopts the LM2576 power supply module, considering power supply reverse polarity and overvoltage factors, designs the power supply of vehicle traveling data recorder.
Key words: vehicle traveling data recorder; power supply; LM2576
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：汽车行驶记录仪；电源；LM2576
中图分类号：U463.7文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0018－02
汽车行驶记录仪是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其它信息进行记录、存储并通过接口实现输出的数字式电子记录装置。汽车行驶记录仪一般采用单片机等作为控制芯片，包括电源模块、时钟模块、数据采集与处理模块、数据存储模块、通信模块、人机对话模块、抗干扰模块等。其中电源模块是整个系统稳定正常工作的重要前提。因此，有必要对其供电电源进行合理设计，以保证汽车行驶记录仪发挥其功能。
1车载电源供电质量影响因素及转换模式选择
目前汽车电源电压有＋12 V、＋24 V和＋36 V 3种，其中我国汽车电源主要采用＋12 V和＋24 V两种。汽车行驶记录仪一般要求的电源是＋5 V和＋3.3 V，＋5 V电源为单片机等供电，为主电源，＋3.3 V为数据存储器供电，为辅助电源。实现＋12 V、＋24 V电源到＋5 V、＋3.3 V的DC－DC转化方式常见方法有线性稳压变化和开关电源。一般设计者多习惯采用线性稳压器件（如78xx系列三端稳压器件）作为电压调节和隐压器件来将较高的直流电压转变MCU所需的工作电压。线性稳压电源具有稳定性高、电路简单的优点，但是也有体积笨重、效率较低的缺点。开关电源是采用脉宽调制的原理，使调整管工作在饱和或截止状态，在电源内部吸收或抑制输入端的绝大多数干扰，不会对输出端产生影响，具有效率高、发热量小、稳定可靠的优点，但设计要比线性稳压器复杂。综合考虑到汽车行驶记录仪的体积、能耗和瞬时尖峰干扰对供电质量的影响等，该记录仪主供电模块（＋5 V）不宜采用线性稳压电源，辅助电源（＋3.3 V）可以考虑采用该方案，也可采用开关电源。
2电源设计
本文采用LM2576为核心的开关稳压电源来设计主电源。本系统选用LM2576－5.0和LM2576－3.3为电源芯片，将汽车的电瓶直流电源转化成系统电路正常工作所需要的＋5 V和＋3.3 V两种。
图1LM2516的＋5 V输出电路图
电感Ll的选择要根据LM2576的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择，首先，依据如下公式计算出电压：
微秒常数（E•T）：
E•T＝（Vin－Vout）×Vout/Vin×1000/f（V. μS）
上式中，Vin是LM2576的最大输入电压，Vout是LM2576的输出电压，f是LM2576的工作振荡频率值（52 kHz）。E•T确定之后，就可参照LM2516数据手册所提供的相应的电压•微秒常数和负载电流曲线来查找所需的电感值了（100μH）。而输出＋3.3 V的电路与输出＋5 V的电路相同，只需将电路中的LM2576－5芯片替换为LM2576－3.3芯片，其他元件相同。
根据汽车行驶记录仪国标要求，需要考虑电源的极性反接试验电压。本设计采用二极管电路桥，如图2，无论输入电源的正极J1的左端还是右端，都能保证电源输出端J2得到的都是正极。
图2电源极性反接保护电路图
最后考虑过电压试验。由于LM2576芯片的的输入电压范围是1.23～37 V（HV型为57 V），所以能够适合国标规定的过压要求，保证了汽车行驶记录仪的过压工作条件下的正常工作。
另外，在设计汽车行驶记录仪电源时，为消除车载不稳定电源的影响，除了采取稳压滤波技术外，还可采取电源冗余技术。例如车辆起动瞬间，蓄电池电压会迅速降低，对记录仪产生很大的拉电流，使其产生欠压复位。如果采用附加电池作为冗余电源，则能保证记录仪的正常工作，电压不受影响。
3结束语
采用LM2576设计的电源经过极性反接、过电压试验改进后能够稳定提供系统所需电源，电路比较简单，工作稳定，抗干扰能力强，十分适合汽车行驶记录仪的工作环境和特点，因此，在汽车行驶记录仪中具有很好的应用价值。
The Power Supply Selection and Design of Vehicle Traveling Data Recorder
Wang Peiyu，Gao Song
Abstract: In order to ensure the stable and reliable drive of traveling data recorder, it is necessary to be specially design the power supply to ensure that the output of power supply is +5 V and +3.3 V constant voltage. The article starts from analyzing the factors that affect the power supply quality which vehicle carries provide, compared with the linear power supply, selects the mode of switching power supply, adopts the LM2576 power supply module, considering power supply reverse polarity and overvoltage factors, designs the power supply of vehicle traveling data recorder.
Key words: vehicle traveling data recorder; power supply; LM2576
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