電源、電機驅(qū)動及分立元件在汽車自動空調(diào)的應用案例

　　在當今的汽車設計中，空調(diào)已是標準的舒適性配置。從功能上講，當今的汽車空調(diào)實際上是將加熱、制冷及通風等功能一體化，成為汽車加熱、通風空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)（本文將簡稱為“汽車空調(diào)”）。從調(diào)節(jié)方式講，汽車空調(diào)包括手動空調(diào)、半自動空調(diào)及自動空調(diào)。本文將專門圍繞汽車自動空調(diào)進行探討，介紹安森美半導體相應的電源供電、電機驅(qū)動及分立元件等方案，幫助設計人員選擇適合的產(chǎn)品，用于汽車自動空調(diào)設計。

　　汽車空調(diào)系統(tǒng)包含加熱及通風系統(tǒng)、空調(diào)制冷及電子控制單元（ECU）等不同子系統(tǒng)。在加熱及通風子系統(tǒng)，新鮮空氣從外部的管道通向車廂內(nèi)部，提升乘客的舒適性及安全性。進入的空氣流過小的發(fā)熱芯，連接到發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)。空調(diào)制冷子系統(tǒng)則通過不斷蒸發(fā)和冷凝，將車內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到外面的空氣中，在降低車內(nèi)溫度的同時也降低濕度。圖1是典型的汽車自動空調(diào)界面，圖2則是系統(tǒng)架構圖。

　　
圖1. 典型汽車自動空調(diào)用戶界面

　　
圖2：汽車空調(diào)系統(tǒng)架構圖

　　汽車空調(diào)的電源供電

　　如圖2的汽車空調(diào)系統(tǒng)架構圖所示，汽車空調(diào)系統(tǒng)需要為微控制器（MCU）、各種傳感器、驅(qū)動器、存儲器等供電。常見的汽車電池電壓包括12 V或24 V。如果采用24 V系統(tǒng)供電，則需要高耐壓產(chǎn)品，加強熱管理，提升電源能效并控制成本。如果采用12 V系統(tǒng)供電，則成本更具優(yōu)勢，要求較低靜態(tài)電流及采用優(yōu)化的封裝。不同供電電壓也涉及到不同的汽車空調(diào)電源供電架構圖，如下圖所示。但無論是哪種架構，都會用低壓降（LDO）穩(wěn)壓器將24 V或12 V電壓轉(zhuǎn)換為5 V。安森美半導體提供陣容豐富的LDO產(chǎn)品，表1列出的是適合于汽車空調(diào)應用的LDO。它們能夠承受高輸入電壓，提供低靜態(tài)電流，通過的汽車行業(yè)AEC-Q100認證，符合汽車空調(diào)應用要求。

　　
圖3：汽車空調(diào)電源轉(zhuǎn)換架構

　　表1：安森美半導體應用于汽車空調(diào)的LDO穩(wěn)壓器產(chǎn)品列表

　　汽車中的外部傳感器必須采用穩(wěn)定的電源，即LDO跟隨穩(wěn)壓器（或稱電壓跟隨器）。這些LDO跟隨穩(wěn)壓器必須得到充分保護，以防諸如對地短路、電池短路、電池反接等故障；同時，其輸出電壓必須與參考電壓高度一致。安森美半導體提供具有完善保護功能的電壓跟隨器NCV8184，為外部傳感器供電。NCV8184是一款單片LDO跟隨穩(wěn)壓器，提供可調(diào)節(jié)的緩沖輸出電壓，且密切匹配參考輸入電壓（精度達±3 mV）。這器件的輸出電流能力為70 mA，在50 mA電流時的典型壓降僅為0.35 V；靜態(tài)電流僅為70 μA。