汽車行駛記錄儀的電源選擇與設計

王沛禹 ，高 松

（1. 山東理工大學交通與車輛工程學院，山東 淄博 255012；2. 日照職業技術學院現代汽車學院，山東 日照 276826）

汽車行駛記錄儀是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其它信息進行記錄、存儲并通過接口實現輸出的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀一般采用單片機等作為控制芯片，包括電源模塊、時鐘模塊、數據采集與處理模塊、數據存儲模塊、通信模塊、人機對話模塊、抗干擾模塊等。其中電源模塊是整個系統穩定正常工作的重要前提。因此，有必要對其供電電源進行合理設計，以保證汽車行駛記錄儀發揮其功能。

1 車載電源供電質量影響因素及轉換模式選擇

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電源為單片機等供電，為主電源，＋3.3 V為數據存儲器供電，為輔助電源。實現＋12 V、＋24 V電源到＋5 V、＋3.3 V的DC－DC轉化方式常見方法有線性穩壓變化和開關電源。一般設計者多習慣采用線性穩壓器件（如78xx系列三端穩壓器件）作為電壓調節和隱壓器件來將較高的直流電壓轉變 MCU所需的工作電壓。線性穩壓電源具有穩定性高、電路簡單的優點，但是也有體積笨重、效率較低的缺點。開關電源是采用脈寬調制的原理，使調整管工作在飽和或截止狀態，在電源內部吸收或抑制輸入端的絕大多數干擾，不會對輸出端產生影響，具有效率高、發熱量小、穩定可靠的優點，但設計要比線性穩壓器復雜。綜合考慮到汽車行駛記錄儀的體積、能耗和瞬時尖峰干擾對供電質量的影響等，該記錄儀主供電模塊（＋5 V）不宜采用線性穩壓電源，輔助電源（＋3.3 V）可以考慮采用該方案，也可采用開關電源。

2 電源設計

本文采用LM2576為核心的開關穩壓電源來設計主電源。本系統選用LM2576－5.0和LM2576－3.3為電源芯片，將汽車的電瓶直流電源轉化成系統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LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負載電流等參數選擇，首先，依據如下公式計算出電壓：

微秒常數（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數據手冊所提供的相應的電壓·微秒常數和負載電流曲線來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LM2576－3.3芯片，其他元件相同。

根據汽車行駛記錄儀國標要求，需要考慮電源的極性反接試驗電壓。本設計采用二極管電路橋，如圖 2，無論輸入電源的正極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 電源極性反接保護電路圖

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

另外，在設計汽車行駛記錄儀電源時，為消除車載不穩定電源的影響，除了采取穩壓濾波技術外，還可采取電源冗余技術。例如車輛起動瞬間，蓄電池電壓會迅速降低，對記錄儀產生很大的拉電流，使其產生欠壓復位。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 結束語

采用LM2576設計的電源經過極性反接、過電壓試驗改進后能夠穩定提供系統所需電源，電路比較簡單，工作穩定，抗干擾能力強，十分適合汽車行駛記錄儀的工作環境和特點，因此，在汽車行駛記錄儀中具有很好的應用價值。