設(shè)計一款由12V鉛酸電池，直接供電的12V汽車音響系統(tǒng)

汽車系統(tǒng)需要承受高溫差、極端輸入瞬變和其它多種干擾的影響。汽車中幾乎所有的電子產(chǎn)品都需經(jīng)過嚴格的測試，以符合汽車電子委員會（AEC）規(guī)定的質(zhì)量體系標準和組件資質(zhì)。大多數(shù)汽車系統(tǒng)采用12V鉛酸電池，并且您可能知道，電池的電壓幾乎在您可以想到的每種情況下都會發(fā)生變化：環(huán)境溫度、負載條件、使用年限等等，不勝枚舉。

正常工作條件下，電壓的變化范圍可達到9V-16V。在某些工作條件下，甚至會更大。啟動內(nèi)燃機時，12V鉛酸電池必須為起動電機的繞組提供足夠的能量，在短時間內(nèi)提供大量的電流，導致電池電壓急劇下降。極低的溫度會導致電池電壓降至更低水平。這種現(xiàn)象稱為冷啟動。典型的測試波形如圖1所示，其中電壓可以降至3V。

圖1：汽車電池冷啟動電壓曲線

假設(shè)我們正在設(shè)計一款由12V鉛酸電池直接供電的12V汽車音響系統(tǒng)。如何使音響系統(tǒng)保持恒定的輸入電壓？記住，如上所述，電池電壓的波動范圍可達3V至16V。降壓轉(zhuǎn)換器有用嗎？不行。當電池電壓低于12V時，音響系統(tǒng)的輸入將下降，可能會導致欠壓狀態(tài)。我們來試一下升壓轉(zhuǎn)換器。還是不行。當電池電壓大于12V時，音響系統(tǒng)的輸入將上升，可能導致過電壓狀態(tài)并損壞電子設(shè)備。我們需要的是降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器。顧名思義，無論輸入電壓如何，該拓撲都可以降壓或升壓到穩(wěn)定的輸出電壓。最重要的是，即使電壓波動，它也能提供恒定的能量。圖2所示為降壓拓撲的簡單級聯(lián)升壓。

圖2：級聯(lián)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器

降壓 - 升壓拓撲有許多變化和簡化，而且與圖2所示的拓撲結(jié)構(gòu)相比存在很多優(yōu)點。例如，兩個轉(zhuǎn)換器可以簡化，并共享一個電感器，從而節(jié)省電路板空間（見圖3A）。想提高效率嗎？去掉續(xù)流二極管并添加MOSFET以降低傳導損耗，這是四開關(guān)降壓 - 升壓（圖3B）。還在擔心電路板空間不夠用？為何不采用四開關(guān)轉(zhuǎn)換器，并將MOSFET移至控制IC內(nèi)部（圖3C），從而節(jié)省寶貴的PCB空間。

圖3A：2開關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器

圖3B：4開關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器

圖3C：具有集成MOSFET的降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器

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