一个针对eCall系统的完整低压后备电池解决方案

紧急呼叫 (eCall) 系统是一个更新的电子子系统；你将在未来的几年越来越多的见到它的身影。汽车安全标准的不断增长已经使很多政府调查对eCall系统的需要程度。在2018年，欧盟将要求在所有新出厂的车辆上安装一个eCall设备。eCall系统将在出现严重交通事故时自动与紧急情况联系人取得联系，并且将气囊弹出、碰撞传感器信息、以及GPS坐标无线地发送至当地应急机构。由于eCall系统是必须遵守严格规定的全新汽车子系统，一个完整且专用的电源参考设计会使其设计起来更加简单。

我们来看一看图1，具有低中间电压的TI Designs汽车eCall电源参考设计 (PMP9769.1) 中的每一个方框。

图1：eCall系统由低压后备电池供电的汽车eCall电源方框图

后备电池选型

由于汽车已经有一个12V电池了，后备电池的意义何在呢？想一想，如果没有12V电池，而你又需要进行紧急呼叫的话该怎么办呢。eCall系统中没有后备电池的话，什么都不会发生—没有电话呼叫、GPS也找不到你、紧急救险车辆也找不到你。你也许会被困数日，或者更糟。这也是后备电池在eCall系统中起到关键作用的原因：为了确保这个事关生死的系统的可靠性。

eCall参考设计用电压通常在2.5V和4.5V之间的低压后备电池满足了eCall系统的需要。常见电池化学成分包括锂离子、锂聚合物、磷酸铁锂 (LiFePO4)，以及不同的镍化学电池。三个镍电池单元产生出一个处于合适范围内的电池组电压，而只需一个锂电池就可以产生出同样的电压。在成本、能量密度、尺寸和电池节电压之间做出均衡后，磷酸铁锂电池可直接由参考设计中使用的bq25071 线性充电器和bq28Z610电量计提供支持。其它电源管理器件支持不同的化学成分，不过你必须找到最佳的电池管理解决方案来使用不同化学成分的电池。

汽车电池到5V电压轨

任何汽车系统中的一个主要要求就是保护电压较低的电子元器件不受主汽车电池的电压偏移的影响。在系统使用一个较低电压后备电池的系统中，12V标称汽车电池也必须降压到一个更加可用、更加接近后备电池电压的电平。这样可以在不产生过多热量的情况下实现高效充电。LM43603-Q1同步降压转换器能够从汽车电池中生成一个5V系统电压轨。虽然LM43603是一个36V输入额定值器件，并且符合汽车应用要求，它还支持2MHz以上的运行，以避免AM无线电波段的干扰。

电源路径选择

这个电路确保了一个始终处于供电状态的eCall系统，或者由LM43603-Q1（如果汽车电池可用），或者由后备电池供电。3个由TL331-Q1比较器控制的CSD25402Q3A p通道NexFET™ 功率MOSFET为系统提供最高可用电压。

电源路径控制块为系统中剩余的DC/DC转换器供电。这些转换器将中间电压轨转换为每个负载所需要的准确电压。

GSM模块电源

全球移动通信 (GSM) 子系统通常需要大约3.8V的电压在汽车和蜂窝网络间实现通信。由于后备电池电压在这个电平周围上下波动变化，必须要有一个降压-升压转换器。TPS63020-Q1降压-升压转换器支持GSM所需的2A电流，以及2.4MHz AM无线电波段以上的开关频率。

MCU电源

每个eCall系统都需要一个微控制器 (MCU)，对eCall子系统进行看管和监视，并且实现与汽车的通信。其它逻辑电路通常以同样的电压运行，而这个电压值通常为1.8V。由于这个电压低于中间电压轨电压，你可以使用一个降压转换器。TPS62290-Q1是一款在2.25MHz AM无线电波段以上运行的小巧、简单降压转换器。

GPS模块电源

GPS模块需要5V电压，但是电流要比GSM电源所提供的电流低。然而，中间电压轨的电压就是5V，所以还需要一个降压-升压转换器。在设计中重新使用TPS63020-Q1可以将总体物料清单 (BOM) 数量保持在较低水平上。

音频放大器电源

音频放大器电源电压和电流要求在很大程度上取决于音频放大器的选型，以及车内扬声器的位置。扬声器位置会对所需的输出功率产生很大影响，而这也反过来会影响音频放大器所需要的电压和电流。在几乎所有情况下，升压转换器在音频放大器由低压中间电压轨供电运行时为这个音频放大器供电。

TAS5411-Q1音频放大器提供高达8W的功率，并且接受高达18V的电源电压。TPS61175-Q1升压转换器为音频放大器提供9V电压。TPS61175-Q1将升压级集成到主功率MOSFET中，并且运行频率可被设定为高达2.2MHz，高于AM无线电波段。

这些是你为低压eCall系统供电时所需要了解的全部内容。你将如何使用具有低中间电压的TI Designs汽车eCall电源参考设计来缩短你的设计时间呢？

审核编辑：郭婷