然而，實施啟停系統給汽車電子設備 （E/E） 制造商帶來了幾個問題。交流發電機是安裝在引擎蓋下的發電機，它為 E/E 供電并為鉛蓄電池充電。由于交流發電機是由內燃機驅動的，因此在停止啟動中的 E/E 會遇到功率使用限制和暫時的電壓下降。

當發動機在紅綠燈處停止工作，同時交流發電機也停止工作時，會出現用電限制。因此，E/E 的功耗受到嚴格限制，因為它們僅由鉛電池供電。

當發動機再次開始工作時，會出現暫時的電壓下降。交流發電機也重新開始工作。由于交流發電機在啟動時會從鉛電池中汲取大量電流，因此 E/E 會遭受暫時的電壓下降——在紅綠燈處重新啟動時電壓通常會下降到 6 V。最嚴重的下降（稱為冷啟動，可下降至 3 V）發生在發動機油因寒冷天氣變稠時。

圖 1.汽車智能充電子系統的典型實現。

為了解決這兩個問題，E/E 設計人員通常會實施本身會引入其他問題的解決方案。例如，原始設備制造商 （OEM） 可以通過在交流發電機關閉時關閉一些 E/E 來限制 E/E 操作以節省電力。然而，這意味著失去了一些功能，并且可能會讓司機感到不舒服。當發動機控制單元 （ECU） 發現電池電量不足時，它不會關閉發動機以保持交流發電機開啟，從而導致 CO 2排放量增加。OEM 還可以選擇安裝笨重且昂貴的組件來承受電壓降。例如，通常會安裝一個低通濾波器以在重啟期間維持電源電壓，但該濾波器通常很大且成本很高。

這些傳統方法的替代方法是使用 降壓-升壓開關模式電源管理 IC ，例如賽普拉斯 S6BP202A。降壓-升壓方法從下降的電池電壓生成電源軌。因此，即使電池電壓降至 2.5 V，電源管理 IC （PMIC） 也能夠產生 5 V 電源軌，而無需笨重且成本高昂的低通濾波器（圖 2）。因此，可以更頻繁地關閉發動機和交流發電機，從而減少二氧化碳排放。由于 PMIC 自身消耗的功率很小 （20 μA）（圖 3），因此它允許在有限的功率容量內進行更多基于 E/E 的工作。

圖 2.即使電池電壓低至 2.5 V，降壓-升壓開關模式 PMIC 也可以維持 5 V 電壓軌。

圖 3.降壓-升壓開關模式電源管理 IC 僅消耗 20 μA。

過去，降壓-升壓開關模式電源系統尚未用于汽車應用。然而，為消費類應用開發的升降壓技術的進步為汽車應用打開了大門。無縫開關技術可抑制從降壓模式到升壓模式以及從升壓模式到降壓模式的狀態變化中的電壓變化。對功率效率的推動導致低靜態電流。集成的精確電壓監控器提高了系統可靠性，并且在 2 MHz 開關頻率下運行可確保子系統不會干擾 AM 無線電。最后，工廠預設電壓降低了由污染和/或冷凝引起的電壓變化風險。

總結這篇文章，考慮一個典型的中檔儀表組（圖 4），它包括幾個儀表（例如，速度表、轉速表等）、一個段式 LCD（例如，行程表）、一個蜂鳴器、一些信號裝置和通信接口（例如，CAN）。儀表板配備 S6BP202A 作為 PMIC 和 S6J3120 微控制器 （MCU）。

盡管電池電壓可能會在 + 2.5 V 至 + 42 V 之間變化，并且汽車可能會遇到北極天氣 （-40 °C） 或酷熱 （+125 °C），但 S6BP202A 仍會持續產生穩定的 +5 V 電源軌適用于所有條件下的 S6J3120。

圖 4.典型的中低集群系統

作者：Leona Okamura，Yukinori Maekawa

審核編輯：郭婷