T-BOX系统解决方案深度剖析之电源轨

远程信息处理控制单元（TCU或T-BOX）是一种嵌入式车载系统，可应用于车辆的无线跟踪与通信等领域。该系统可分为电源轨、充电管理、接口、紧急呼叫单元、无线连接单元、天线等模块。其系统划分如下：

第一节先对电源轨展开介绍。

T-BOX电源模块可分为电源轨以及充电管理两个部分。电源轨主要是分析T-BOX的一级电源、二级电源以及估算总体的功率情况；而充电管理主要是针对备用电池。下图为VBAT、备用电池、电源管理以及负载之间的关系。正常情况下，VBAT为负载供电的同时也会为电池充电；当遇到突发状况时（如撞车），VBAT失效，此时由备用电池为负载供电。

1) 一级电源

目前主流的方案有三种，分为只降压，既升压又降压，以及先降压后升压。

方案一：只降压

这种方案比较简单，VBAT经过宽输入范围降压（Wide Vin Buck）或宽输入范围线性电源（Wide Vin LDO）后进入二级电源。

当处于低功耗的情况下（如休眠模式），系统会断开Wide Vin Buck（LMR33630-Q1或LMS3655-Q1 ），通过低静态电流的Wide Vin LDO（TPS7B69-Q1）对MCU单独供电，以降低功耗。其中电流传感器（Current Sensor）实现对电流的监视，防止过流。此外还有电池反接保护（Reverse Battery Protection）。

方案二：既升压又降压

相对于方案一，方案二加入了预升压（Pre Boost）。需要Pre Boost（TPS61088-Q1）的原因有两种：一是一级电源的输出电压大于5V。正常情况下VBAT的工作电压为12V（汽车级别），但是在特殊情况下（如点火）VBAT的输出电压有可能小于5V，这时一级电源只能采用Boost的方式来保证输出电压大于5V；二是负载有特殊要求，如E-Call中用到的D类功放，其供电电压一般为9V以上，此时也需预升压（Pre Boost）单独供电。

方案三：先降压后升压

这种方案也是在负载有特殊要求（如供电电压较高）的情况下使用，不过较为少见，因为效率较低。

2) 二级电源

一般而言，二级电源直接为负载供电。对噪声非常敏感且输出电流较小的负载可选择线性电源供电，如E-Call中的音频解码器（CODEC）；而对噪声不敏感，输出电流大且压差大的负载应选择开关电源。T-BOX涉及到的负载种类很多，下面以方案二为例详细进行介绍。

微处理器（MCU）—由于MCU有监控其他模块是否正常工作的功能，最好单独为它供电。可使用Buck或LDO。这里可选择降压芯片TPS62160-Q1。

音频解码器（DODEC）—属于E-Call中的重要器件。音频解码器一般需要两种电源，分别是3.3V和1.8V。3.3V可选择TPS7B6933-Q1，其输入电压范围为4-40V；1.8V可选择TPS76918-Q1，其静态电流低，便宜，封装小。

处理器（4G Processor）—工作电压为3.8V，可选择降压芯片TLV62065-Q1，其输出电流可达500mA。

天线（4G Antenna）—信号为射频级别，对EMI要求高，TI有专门的Antenna LDO，如TPS7B7701-Q1。

无线连接单元（Wireless Connectivity）—这部分包括GPS、WIFI、BLE等。GPS以及WIFI供电电压为5V，所需电流较大，可通过一级电源直接供电（LMR33630-Q1或LMS3655-Q1 ）；BLE供电电压为3.3V，可选择TPS7B6933-Q1。

音频放大器（Audio Amp）—也属于E-Call中的重要器件，可选择TPS61088-Q1。

审核编辑：郭婷