汽车新热点: T BOX系统解决方案深度剖析之电源轨

远程信息处理控制单元TCUT-BOX)是一种嵌入式车载系统,可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。该系统可分为电源轨、充电管理、接口、紧急呼叫单元、无线连接单元、天线等模块。其系统划分如下:

在本系列的文章中会依次对以下主要模块进行详细介绍:

       第一节:电源轨;

       第二节:充放电管理

       第三节:接口

       第四节:紧急呼叫单元

       第五节:无线连接单元

第一节 电源轨

 

第一节先对电源轨展开介绍。

T-BOX电源模块可分为电源轨以及充电管理两个部分。电源轨主要是分析T-BOX的一级电源、二级电源以及估算总体的功率情况;而充电管理主要是针对备用电池。下图为VBAT、备用电池、电源管理以及负载之间的关系。正常情况下,VBAT为负载供电的同时也会为电池充电;当遇到突发状况时(如撞车),VBAT失效,此时由备用电池为负载供电。

1)    一级电源

目前主流的方案有三种,分为只降压既升压又降压,以及先降压后升压

方案一:只降压

这种方案比较简单,VBAT经过宽输入范围降压(Wide Vin Buck)或宽输入范围线性电源(Wide Vin LDO)后进入二级电源。

当处于低功耗的情况下(如休眠模式),系统会断开Wide Vin Buck(LMR33630-Q1LMS3655-Q1 ),通过低静态电流的Wide Vin LDO(TPS7B69-Q1)对MCU单独供电,以降低功耗。其中电流传感器(Current Sensor)实现对电流的监视,防止过流。此外还有电池反接保护(Reverse Battery Protection)。

方案二:既升压又降压

相对于方案一,方案二加入了预升压(Pre Boost)。需要Pre Boost(TPS61088-Q1)的原因有两种:一是一级电源的输出电压大于5V。正常情况下VBAT的工作电压为12V(汽车级别),但是在特殊情况下(如点火)VBAT的输出电压有可能小于5V,这时一级电源只能采用Boost的方式来保证输出电压大于5V;二是负载有特殊要求,如E-Call中用到的D类功放,其供电电压一般为9V以上,此时也需预升压(Pre Boost)单独供电。

方案三:先降压后升压

这种方案也是在负载有特殊要求(如供电电压较高)的情况下使用,不过较为少见,因为效率较低。

2)    二级电源

一般而言,二级电源直接为负载供电。对噪声非常敏感且输出电流较小的负载可选择线性电源供电,如E-Call中的音频解码器(CODEC);而对噪声不敏感,输出电流大且压差大的负载应选择开关电源。T-BOX涉及到的负载种类很多,下面以方案二为例详细进行介绍。

微处理器(MCU)---由于MCU有监控其他模块是否正常工作的功能,最好单独为它供电。可使用Buck或LDO。这里可选择降压芯片TPS62160-Q1

音频解码器(DODEC)---属于E-Call中的重要器件。音频解码器一般需要两种电源,分别是3.3V和1.8V。3.3V可选择TPS7B6933-Q1,其输入电压范围为4-40V;1.8V可选择TPS76918-Q1,其静态电流低,便宜,封装小。

处理器(4G Processor)---工作电压为3.8V,可选择降压芯片TLV62065-Q1,其输出电流可达500mA。

天线(4G Antenna)---信号为射频级别,对EMI要求高,TI有专门的Antenna LDO,如TPS7B7701-Q1

无线连接单元(Wireless Connectivity)---这部分包括GPS、WIFI、BLE等。GPS以及WIFI供电电压为5V,所需电流较大,可通过一级电源直接供电(LMR33630-Q1LMS3655-Q1 );BLE供电电压为3.3V,可选择TPS7B6933-Q1

音频放大器(Audio Amp)---也属于E-Call中的重要器件,可选择TPS61088-Q1

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