似乎是為了與我特別關注的養生話題相匹配，最近我在尋找、閱讀一些關于心臟、血管、血液、血氧、心電圖的資料，這都是因為出了一款型號為 RT1025 的 ECG/PPG 測量芯片，可以 24 位和 16 位的精度同時提供相關的測量數據。借助 RT1025 所提供的數據，數據處理專家可以分析你的心臟工作狀況，計算出你的心率、血壓、血氧飽和度等信息。為了方便用戶使用，還準備了與之相關的開發裝置和一些介紹文章與視頻，用戶拿到這些東西以后可以很容易地去開發自己的醫療或是健康管理設備。

回到我們最擅長的電源管理領域來思考，記憶力好的工程師大概會記得半徑為 r、長度為 d 的直圓柱導線的電感量L可以這樣來估算（準確度優于幾個百分點）。

在這個計算公式里，L 的單位是 nH，r 和 d 的單位是英寸。30 號線規導線的直徑近似為 10mil（0.254mm），若線長為 1 英寸，其局部電感的計算值為 26nH。因為 1 英寸等于 25.4mm，所以 1mm 這種導線的電感大約為 1nH，這是一個經驗數據，很好記，雖然不準確，但是會比較有用，因為在做 PCB 設計時很容易就可以用上了。當導體長度增加的時候，局部電感會增大。如果導線長度增加兩倍，局部電感的增長將遠大于兩倍，這是因為電感并非導線本有的特性，它是導線周圍磁力線多少的衡量指標，當導線長度增加時，環繞在這段導線周圍的磁力線除了流過它本身的電流產生的以外，還有其他部分流過的電流所生成的磁力線。降低導線局部電感的方法之一是增大導線的截面積，但這樣會使導線的成本增加。另外一種降低導線電感的方法是讓電流回流的導線與之實現深度耦合，這可以通過平行布置來實現，而同軸電纜的耦合程度就更高了，但是也同樣存在成本增高的問題。

電感是能存儲能量的，它所儲存的能量以磁場的形式存在。

電感所儲存的能量與電感量成正比，導線越長，電感越大，所存能量便越多；電感所儲存的能量與電流的平方成正比，這可是一件不得了的事情，由于在有限的時空當中能量是不能突變的，所以對于急速增加的電流，電感會對此進行拼命的抵抗，施加電流的電池的電壓將不能真正到達負載處，兩者之間將存在巨大的差異；對于急速減少的電流，電感也會拼命抵抗，負載端的電壓將遠高于電池電壓。所以，即使車用電池的內阻已經夠低了，車用電纜也已經夠粗了，車輛電器所面臨的電源環境仍然是極其惡劣的，感性的發電機、電池、電動機以及各種負載都連接到電池總線上，而且可以各自獨立工作，這就為車輛的用電環境帶來了很多變數，我們要面對的條件將極其惡劣，這可從所列的汽車電子應用中常見的惡劣電源瞬態清單中看出來。

除了事物本身存在的這些問題以外，人為的錯誤也可能帶來危險，例如你可能把兩個電池串聯起來接入了系統，也可能將電池的正負極性弄錯了，這些都有可能給車用電子設備帶來災難性的影響。

為了讓所有從事車用電器產品開發的人都有一個共同的標準可以遵守，國際標準化組織制定了 ISO16750-2 和 ISO7637-2 的標準來定義車用電子設備需要通過的電源瞬態測試指標。

對于電源管理系統來說，低壓造成的危害通常不是致命的，高壓則常常造成災難性的影響。車內應用中最有名的高壓大概就是由拋負載（Load Dump）過程所產生的，因為當感性的發電機正在為電池充電時，如果電池突然斷開了（負載消失），發電機輸出的電流不能突然消失，100 多 V 的高電壓尖峰就生成了，持續的時間還非常長，可以多達 400ms，通常的電源器件是很難承受的。

現代的發電機為了避免這個問題的出現，有的會加入電壓鉗位的功能，使其輸出電壓不會超出 36V，這可能是現在很多車用電源管理器件的最高工作電壓定義為 36V 的原因，立锜的很多車規器件也是這樣來定義的。即便如此，在車用電子設備的輸入端增加能夠吸收高于 36V 電壓脈沖能量的電壓抑制器件還是很有必要的，因為與盲目地提高電源管理器件的耐壓相比，這樣做的成本可能更加低廉。

車輛電池總線電壓的另一個極端是低壓，這通常發生在啟動汽車發動機的時候，并以寒冷的冬季更為嚴重，因為電池在低溫下的內阻更高，啟動電機消耗的電流在電池內阻上造成的壓降更大。針對這個問題，標準所定義的最低電源電壓為 6V。

要車用電子設備確保在 6V-36V 的電壓范圍內都能正常工作并不是一件容易的事情，因為單純的升壓或降壓轉換器有時候要滿足負載的要求是不可能的，這時候就有必要引入能夠自動升降壓的轉換架構，傳統的 SEPIC 架構就很可能被使用到，而我們曾經介紹過的 RTQ7880 則采用了更好的 Buck-Boost 架構，能在 Buck 和 Boost 模式之間自動切換，完全根據輸入電壓和輸出電壓之間的關系選擇工作模式，使用起來就相對比較自由，同時還具有更高的轉換效率。

由于不同的使用情況就會有不同的惡劣境況出現，提出一個簡單的最壞電源環境模型是比較容易讓人理解的。

當把這樣的電壓波形施加到你的設備電源輸入端時，它必須要能夠活著走出來。

6V 電壓是汽車發動機起動期間因電動機消耗大電流形成的電壓跌落造成的；120V 峰值電壓是大負載突然消失時由發電機電感儲能造成的；負尖峰的幅度是 -150V，當一個感性負載正在工作而供電卻突然消失了時，感性負載的慣性就造就了它；24V 電壓是在有人要將一個外來的電池接入系統，但卻不小心將兩個電池串聯起來了時造成的；反向的電池電壓則比較簡單，就是把電池的極性弄錯了，張冠李戴，系統將受到持續的反向電壓沖擊。

這么復雜的任務看起來是要讓設備承擔，但實際的承擔者卻都是電源管理系統。想想那些把全部身心都獻給了電源管理事業的人，要設計穩定輸出滿足負載要求的系統就已經很不容易了，還要面對這么艱難的任務，說起來也真是不容易。在這樣的時候能夠做的事情就是把最好的電源管理器件提供給你，助你一臂之力。
責任編輯：tzh