以下文章來源于陳同學(xué)的車燈設(shè)計匯

從電源設(shè)計到照明控制，車燈電子系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)都蘊含著豐富的技術(shù)原理，而 DC-DC 電源技術(shù)更是其中的關(guān)鍵支撐。

DC-DC 電源概述

理想直流變換器參數(shù)性能

輸入輸出端電壓均為平滑直流，無交流諧波分量。

輸出阻抗為零。

具備快速動態(tài)響應(yīng)和強抑制能力。

追求高效率與小型化。

常用 DC-DC 電源方案

線性電源：適用于對發(fā)熱和效率要求不高的場合，效率通常在 35% 至 50% 之間。

脈寬調(diào)制（PWM）開關(guān)電源：比線性電源效率更高、靈活性更強。

諧振開關(guān)電源：由基本 PWM 開關(guān)電源演變而來，主要用于高效率和對電磁干擾有特別要求的場合。

電源系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)

輸入特性

輸入電壓包括額定值、最大值、最小值，需考慮浪涌電壓（超出最大值時電源需正常工作）和瞬態(tài)電壓（含正負尖峰）；輸入電流指標(biāo)為最大平均電流，其極限值由安全機構(gòu)定義。

輸出特性

輸出電壓有額定值、保證負載不切斷的最小值、保證負載正常運行的最大值，以及負載破壞時的極限值；電壓紋波需滿足負載接受的峰 - 峰值頻率和大小。

輸出電流包括額定值、正常運行的最小值、負載瞬態(tài)承受的最大值，以及短路時的極限電流。

性能指標(biāo)

動態(tài)負載響應(yīng)時間：施加階躍負載時電源的響應(yīng)耗時。

電壓調(diào)整率：輸入電壓變化時，輸出電壓的變化率，公式為（最高輸出電壓 - 最低輸出電壓）/ 額定輸出電壓 ×100%。

負載調(diào)整率：負載電流從半載到額定負載時，輸出電壓的變化率，公式為（滿載輸出電壓 - 半載輸出電壓）/ 額定負載輸出電壓 ×100%。

總效率：輸出功率與輸入功率的比值，決定系統(tǒng)產(chǎn)熱及是否需散熱設(shè)計。

開關(guān)電源基本分析

核心元件

有源開關(guān)、二極管、電感、電容、變壓器。

電容與電感的特性方程

電容：電流 i (t)=1/C×du (t)/dt，恒流充電時 C×ΔU=I×T；穩(wěn)態(tài)時流經(jīng)電容的電流積分零。

電感：電壓 u (t)=L×di (t)/dt，恒壓儲能時 L×ΔI=U×T；電流中斷時兩端產(chǎn)生瞬時高壓，電感量越大電壓越高。

伏秒平衡原則

穩(wěn)態(tài)下，電感兩端正伏秒值等于負伏秒值，即 V+×(t1-t0)=V-×(t2-t1)。

分析原則

電容電壓和電感電流不能突變（元件足夠大時可視為恒定）；開關(guān)周期內(nèi)，電容電流平均值為零，電感伏秒積平衡。

開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)

BUCK 電路（降壓型）

原理：開關(guān)導(dǎo)通時，輸入電壓對電感充電，電流上升；開關(guān)斷開時，電感通過續(xù)流二極管向負載釋放能量。

輸出關(guān)系：Vo=Vin×D（D 為占空比，0

BOOST 電路（升壓型）

原理：開關(guān)導(dǎo)通時，電感存儲能量；開關(guān)斷開時，電感與輸入電壓疊加向負載供電，實現(xiàn)升壓。

輸出關(guān)系：Vo=Vin/(1-D)（D>0 時，輸出電壓高于輸入電壓）。

BUCK-BOOST 電路（升降壓型）

原理：通過雙開關(guān)控制，當(dāng)占空比 D<0.5 時輸出電壓低于輸入電壓，D>0.5 時高于輸入電壓。

輸出關(guān)系：Vo=Vin×D/(1-D)（忽略二極管壓降時）。

設(shè)計要點

功率電路核心要素

基本元件為開關(guān)、二極管、電容、電感、變壓器；

分析時需遵循電壓 / 電流不能突變、伏秒平衡等原則。

半導(dǎo)體器件參數(shù)要求

BUCK 電路中，開關(guān)管和整流管耐壓需滿足輸入電壓，電流匹配輸出負載；

BOOST 電路中，器件耐壓需達到輸出電壓，電流與輸入功率相關(guān)；

BUCK-BOOST 電路中，器件參數(shù)與輸入輸出電壓差及功率相關(guān)。

車燈電子系統(tǒng)看似簡單，實則是融合了電源技術(shù)、電路設(shè)計和照明控制等多方面知識的復(fù)雜體系。從 DC-DC 電源的精準(zhǔn)設(shè)計到開關(guān)電源拓撲結(jié)構(gòu)的巧妙應(yīng)用，每一個細節(jié)都關(guān)乎著車燈的性能和車輛的安全。