电源、电机驱动及分立元件在汽车自动空调的应用案例

　　在当今的汽车设计中，空调已是标准的舒适性配置。从功能上讲，当今的汽车空调实际上是将加热、制冷及通风等功能一体化，成为汽车加热、通风空调（HVAC）系统（本文将简称为“汽车空调”）。从调节方式讲，汽车空调包括手动空调、半自动空调及自动空调。本文将专门围绕汽车自动空调进行探讨，介绍安森美半导体相应的电源供电、电机驱动及分立元件等方案，帮助设计人员选择适合的产品，用于汽车自动空调设计。

　　汽车空调系统包含加热及通风系统、空调制冷及电子控制单元（ECU）等不同子系统。在加热及通风子系统，新鲜空气从外部的管道通向车厢内部，提升乘客的舒适性及安全性。进入的空气流过小的发热芯，连接到发动机的冷却系统。空调制冷子系统则通过不断蒸发和冷凝，将车内的热量转移到外面的空气中，在降低车内温度的同时也降低湿度。图1是典型的汽车自动空调界面，图2则是系统架构图。

　　
图1. 典型汽车自动空调用户界面

　　
图2：汽车空调系统架构图

　　汽车空调的电源供电

　　如图2的汽车空调系统架构图所示，汽车空调系统需要为微控制器（MCU）、各种传感器、驱动器、存储器等供电。常见的汽车电池电压包括12 V或24 V。如果采用24 V系统供电，则需要高耐压产品，加强热管理，提升电源能效并控制成本。如果采用12 V系统供电，则成本更具优势，要求较低静态电流及采用优化的封装。不同供电电压也涉及到不同的汽车空调电源供电架构图，如下图所示。但无论是哪种架构，都会用低压降（LDO）稳压器将24 V或12 V电压转换为5 V。安森美半导体提供阵容丰富的LDO产品，表1列出的是适合于汽车空调应用的LDO。它们能够承受高输入电压，提供低静态电流，通过的汽车行业AEC-Q100认证，符合汽车空调应用要求。

　　
图3：汽车空调电源转换架构

　　表1：安森美半导体应用于汽车空调的LDO稳压器产品列表

　　汽车中的外部传感器必须采用稳定的电源，即LDO跟随稳压器（或称电压跟随器）。这些LDO跟随稳压器必须得到充分保护，以防诸如对地短路、电池短路、电池反接等故障；同时，其输出电压必须与参考电压高度一致。安森美半导体提供具有完善保护功能的电压跟随器NCV8184，为外部传感器供电。NCV8184是一款单片LDO跟随稳压器，提供可调节的缓冲输出电压，且密切匹配参考输入电压（精度达±3 mV）。这器件的输出电流能力为70 mA，在50 mA电流时的典型压降仅为0.35 V；静态电流仅为70 μA。