原创 12V到5V的电源调理

今天一个人在家，看了很久的小说，还是找个题材写个博客吧，被媳妇训了，写博客很女兮兮，寒一个！这里介绍一下汽车电源的处理，我们知道电池出来的电压一般我们为12V，其正常范围为9～16V，因为采样精度的问题，甚至在7～18V我们都要正常工作，因此我们需要转换电压，一般单片机都是5V工作的（电压可能更低）。

C1和C2
这两个电容主要是静电电容，考虑的电容击穿可能导致短路，因此两个电容的设计提高了可靠性。选值为1～47nF，额定电压100V以上。这里通过系统的要求（等级不一样）选取不同的电容，实验结果可得。
ESD电容问题
谈谈模块的的引脚布置和ESD问题
补充一点的是两个电容在PCB板上要垂直放置，因为ESD电容贴近引脚，所以板的切应力容易导致电容短路（MLCC受弯曲会短路）


Rvd1，Rvd2，C3
电压采样的问题：这里的问题在前面也谈过，由于受电阻误差，AD口漏电流，AD的采样误差，AD的参考电压等因素的影响，会产生误差。这里采样的精度大概为8%左右。因此不能采样二极管后的电压，虽然这样做会导致负电压会进入AD口（电源反压实验的时候），如果采样电压在二极管后，二极管的管压降随温度，通过电流有关，还存在自身的分散性，因此精度会进一步的降低。
Rvd1和Rvd2取值是有限制的，因为clamped的电流是有限的，所以需要确认两个电阻的取值。
C3为采样滤波电容，防止电源的频繁变化，一般设计为10nF。
简介如何计算电路极值和电路统计分析：

Rs
是电阻一般的范围为0～22欧，它的主要作用是分担TVS或者MOV的负荷。但是它不能取大，要根据实际电流来设计，因为它会造成一个压降I×Rs。我们知道ISO7637里面的脉冲5是Load Dump跑负载的能量主要是通过Rs和T1吸收的。而我们在电压很低的时候还要检测电压情况，因此如果Rs取得太大，则不能在低压的时候保证系统工作，Rs取太小则无法分担T1负荷作用。它同时要确认散热是否负荷。
电阻的散热

T1
这里可以使用MOV和TVS，这个需要专门写博文来比较两个优劣和一些注意事项，先空缺后补上。

D1
是防反接二极管，关于电源的防反接我以前写过一文，可以参考。D1的选择主要根据整个5V系统的电流，一般使用S1G二极管。
电源反接讨论
二极管发热1
二极管发热2

L1和Cf1：
主要作用EMC上使用，防止电流变化太大，可不用。

Cf2
Bulk电容，其作用有点像小电池，这个具体的计算和讨论已经在博文讨论过。一般值在100uF～330uF之间，可用几个并联。
电源掉电

Cf3
为高频滤波电容，主要滤除高频信号，如Pulse3a，3b之类的脉冲。一般取值在1～47nf之间。

注意几个问题：

1. 在LDO以前不能使用钽电容。慎重使用钽电容
   
2. 具体设计需要参考实验要求ISO7637，脉冲等级和静电的等级，还有需要考虑的是后面5V系统的电流。汽车EMC标准分类
3. 需要验算以上的发热情况，电容需要考虑电压应力比例情况。
4. 一般需要设计电压管理策略。系统电压管理的方法
   

谈一下我的感受：设计模块的一个Block，需要涉及的知识点很琐碎的，不可能在一个博文内面面俱到的讲清楚，因此我的感觉是多积累，把每个小点搞清楚了，设计block的时候就知道需要注意哪些问题了。设计好了block，整个模块就出来了。以上涉及的都是硬件和部分系统策略，软件开发不熟悉不做发言。另外我也写了不少东西了，发现很多只要引用即可，以前写的比较凌乱，呵呵。