整车控制器VCU—电源电路硬件设计

suzuki

首先，感谢参与整车控制器VCU硬件方案评审的粉丝们！！！！！！

一、整车控制器VCU电源输入电路



12V电源为DCDC电源芯片以及LDO电源芯片供电。DCDC芯片的选择主要考虑电源电压的输入范围，以及负载电流的大小，类似TPS54340这类芯片，TI都是有提供webench在线电路设计与仿真。软件能够得到参考的电路设计以及电源效率、芯片温升等等。

12V电源需要经过保险丝（过流保护），TVS防护(高电压脉冲)，LC滤波(防护电压波动)，共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)等电路的处理，以及需要加入防反接电路，其功能施加在负极上，处理后的电源才能进入DCDC电源芯片。

1、保险丝（过流保护）

保险丝选型主要考虑工作电压及通过的电流，按照1.5倍的裕量进行选择。工作电压是6-18V，DCDC电源模块产生的5V电压为以下电路供电：CAN通讯电路、MCU主控电路，以及2路LDO进行供电。总的最大电流留一定的裕量，大约是2.3A。所以选择保险丝电压27V，电流4.5A。

2、TVS防护(高电压脉冲)
1、电路电压尖峰的方向，决定选双极性还是单极性TVS，该方案是单极性。2、确定电路的正常工作电压、最大耐压值，确定TVS的VRWM、VCL。电源输入范围为6~18V，输入电压范围：2.9~32VDC。所以TVS的导通电压应VRWM大于18V VCL小于32V。3、根据电压尖峰的频率、幅值，确定功率和封装。3、LC滤波(防护电压波动)按照经验L一般12V电路选择47uH，5V选择4.7uH，滤波电感选择贴片电感，功率电路一般选择功率电感。功率电感值Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)，△I取20%-30%的输出电流Iout ，f为DCDC开关频率Fsw。LC滤波器最关键的两个指标，截止频率和Q值，计算公式如下：




电解电容C2用于电源的储能及滤波，按照经验值，12V选择330uf，5V选择47uf，C3滤去高频杂波信号，一般选择100nf贴片电容即可。小于10uf用贴片陶瓷电容，大于10uf的用铝或者钽电解电容，大于100uf以上，用铝电解电容。

4、共模电感滤波(针对车载电源共模干扰)

依据阻抗频率曲线。考虑电源模块的额定最大电流、额定功率，共模电感值大一些。

5、防反接

N沟道MOS管通过S和D脚串于GND上，电阻R1、R2为MOS管提供导通电压，利用MOS管的开关特性控制电路的导通和断开，从而防止电源反接给负载带来损坏，VZ1为稳压管防止栅源电压过高击穿MOS管。电阻对于放大反馈电阻，以及分压的电阻精度用1%，其它的选择5%。

二、整车控制器VCU电源输出电路

12V电源通过LDO电源模块产生的5V电压为油门电路供电，DCDC电路提供的电流大小有限。电路按照电源芯片IC提供的推荐电路设计即可。



文中有误之处，请大家批评指正。

lidenghui

尊敬的粉丝们，关于整车控制器VCU的电源电路硬件设计，我谨代表工程师团队提出以下专业反馈：

一、关于电源输入电路设计，你们提及的采用DCDC电源芯片和LDO电源芯片进行供电的思路是合理且常见的。其中DCDC芯片的选择至关重要，需要考虑电源电压的输入范围和负载电流的大小，TI的TPS系列芯片就是不错的选择。其Webench工具提供了在线电路设计以及仿真功能，可辅助我们进行电路设计并预估电源效率和芯片温升。

二、对于电源处理电路，你们提到的加入保险丝（过流保护）、TVS防护（抗雷击浪涌保护）、LC滤波（电压波动抑制）、共模电感滤波（对抗车载电源共模干扰）等电路设计非常必要。此外，防反接电路的设计也极其重要，推荐将功能施加在负极上，以增强系统的稳定性和安全性。

我们团队将持续关注并优化这些设计细节，确保整车控制器的性能和安全性。感谢大家的宝贵意见！