汽車行駛記錄儀的電源選擇與設(shè)計(jì)

王沛禹 ，高 松

（1. 山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，山東 淄博 255012；2. 日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代汽車學(xué)院，山東 日照 276826）

汽車行駛記錄儀是對(duì)車輛行駛速度、時(shí)間、里程以及有關(guān)車輛行駛的其它信息進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)并通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)輸出的數(shù)字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀一般采用單片機(jī)等作為控制芯片，包括電源模塊、時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、通信模塊、人機(jī)對(duì)話模塊、抗干擾模塊等。其中電源模塊是整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定正常工作的重要前提。因此，有必要對(duì)其供電電源進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以保證汽車行駛記錄儀發(fā)揮其功能。

1 車載電源供電質(zhì)量影響因素及轉(zhuǎn)換模式選擇

目前汽車電源電壓有＋12 V、＋24 V和＋36 V 3種，其中我國(guó)汽車電源主要采用＋12 V和＋24 V兩種。汽車行駛記錄儀一般要求的電源是＋5 V和＋3.3 V，＋5 V電源為單片機(jī)等供電，為主電源，＋3.3 V為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器供電，為輔助電源。實(shí)現(xiàn)＋12 V、＋24 V電源到＋5 V、＋3.3 V的DC－DC轉(zhuǎn)化方式常見方法有線性穩(wěn)壓變化和開關(guān)電源。一般設(shè)計(jì)者多習(xí)慣采用線性穩(wěn)壓器件（如78xx系列三端穩(wěn)壓器件）作為電壓調(diào)節(jié)和隱壓器件來(lái)將較高的直流電壓轉(zhuǎn)變 MCU所需的工作電壓。線性穩(wěn)壓電源具有穩(wěn)定性高、電路簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是也有體積笨重、效率較低的缺點(diǎn)。開關(guān)電源是采用脈寬調(diào)制的原理，使調(diào)整管工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)，在電源內(nèi)部吸收或抑制輸入端的絕大多數(shù)干擾，不會(huì)對(duì)輸出端產(chǎn)生影響，具有效率高、發(fā)熱量小、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)計(jì)要比線性穩(wěn)壓器復(fù)雜。綜合考慮到汽車行駛記錄儀的體積、能耗和瞬時(shí)尖峰干擾對(duì)供電質(zhì)量的影響等，該記錄儀主供電模塊（＋5 V）不宜采用線性穩(wěn)壓電源，輔助電源（＋3.3 V）可以考慮采用該方案，也可采用開關(guān)電源。

2 電源設(shè)計(jì)

本文采用LM2576為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源來(lái)設(shè)計(jì)主電源。本系統(tǒng)選用LM2576－5.0和LM2576－3.3為電源芯片，將汽車的電瓶直流電源轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)電路正常工作所需要的＋5 V和＋3.3 V兩種。

圖1 LM2516的＋5 V輸出電路圖

電感Ll的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓：

微秒常數(shù)（E·T）：

E·T＝（Vin－Vout）×Vout/Vin×1000/f（V. μS）

上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓，Vout是LM2576的輸出電壓，f是LM2576的工作振蕩頻率值（52 kHz）。E·T確定之后，就可參照LM2516數(shù)據(jù)手冊(cè)所提供的相應(yīng)的電壓·微秒常數(shù)和負(fù)載電流曲線來(lái)查找所需的電感值了（100μH）。而輸出＋3.3 V的電路與輸出＋5 V的電路相同，只需將電路中的LM2576－5芯片替換為L(zhǎng)M2576－3.3芯片，其他元件相同。

根據(jù)汽車行駛記錄儀國(guó)標(biāo)要求，需要考慮電源的極性反接試驗(yàn)電壓。本設(shè)計(jì)采用二極管電路橋，如圖 2，無(wú)論輸入電源的正極J1的左端還是右端，都能保證電源輸出端J2得到的都是正極。

圖2 電源極性反接保護(hù)電路圖

最后考慮過(guò)電壓試驗(yàn)。由于LM2576芯片的的輸入電壓范圍是1.23～37 V（HV型為57 V），所以能夠適合國(guó)標(biāo)規(guī)定的過(guò)壓要求，保證了汽車行駛記錄儀的過(guò)壓工作條件下的正常工作。

另外，在設(shè)計(jì)汽車行駛記錄儀電源時(shí)，為消除車載不穩(wěn)定電源的影響，除了采取穩(wěn)壓濾波技術(shù)外，還可采取電源冗余技術(shù)。例如車輛起動(dòng)瞬間，蓄電池電壓會(huì)迅速降低，對(duì)記錄儀產(chǎn)生很大的拉電流，使其產(chǎn)生欠壓復(fù)位。如果采用附加電池作為冗余電源，則能保證記錄儀的正常工作，電壓不受影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

采用LM2576設(shè)計(jì)的電源經(jīng)過(guò)極性反接、過(guò)電壓試驗(yàn)改進(jìn)后能夠穩(wěn)定提供系統(tǒng)所需電源，電路比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，十分適合汽車行駛記錄儀的工作環(huán)境和特點(diǎn)，因此，在汽車行駛記錄儀中具有很好的應(yīng)用價(jià)值。