安森美半導(dǎo)體汽車(chē)音響及信息娛樂(lè)系統(tǒng)方案

 過(guò)去，汽車(chē)娛樂(lè)系統(tǒng)基本上指的就是音響系統(tǒng)。如今，越來(lái)越多消費(fèi)領(lǐng)域的功能正逐步應(yīng)用到汽車(chē)中，使得現(xiàn)代汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)已經(jīng)取代傳統(tǒng)的汽車(chē)娛樂(lè)系統(tǒng)。當(dāng)今的汽車(chē)搭載了先進(jìn)的信息娛樂(lè)系統(tǒng)，包括導(dǎo)航、音響、遠(yuǎn)程信息處理、緊急呼叫、USB、藍(lán)牙、SD卡、HDMI和視頻等。安森美半導(dǎo)體憑借其汽車(chē)電子方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和能力，為當(dāng)今及今后的汽車(chē)音響及信息娛樂(lè)系統(tǒng)提供一系列的電源管理IC、保護(hù)器件、信號(hào)調(diào)理IC、顯示驅(qū)動(dòng)IC、信號(hào)處理IC等系統(tǒng)所需產(chǎn)品。

1. 電源管理方案

1) 用于車(chē)載收音機(jī)及儀表盤(pán)系統(tǒng)的雙芯片電源方案

NCV8614B和NCV8855(圖1)是安森美半導(dǎo)體的電源管理單元(PMU)，集成了線性穩(wěn)壓器、開(kāi)關(guān)電源、高邊開(kāi)關(guān)、緩沖器，以及輸入/輸出端口。其高度集成性有助于降低系統(tǒng)成本和體積。結(jié)合使用NCV8614B和NCV8855，可以為汽車(chē)收音機(jī)或儀表盤(pán)系統(tǒng)提供完整的電源解決方案。其中，NCV8614B是多路輸出的線性電源管理芯片，其電壓自適應(yīng)功能可自動(dòng)根據(jù)輸入電壓選擇，適用于車(chē)載收音機(jī)設(shè)備和儀表盤(pán)系統(tǒng)電源。

圖1：結(jié)合使用NCV8614B和NCV8855的汽車(chē)收音機(jī)系統(tǒng)框圖

NCV8855可滿足一些特色應(yīng)用中不同可調(diào)輸出電壓、不同電流及不同功能設(shè)置需求。該芯片集成了一路高邊開(kāi)關(guān)、一路降壓(Buck)控制器、一路內(nèi)置開(kāi)關(guān)管的2A輸出降壓轉(zhuǎn)換器，以及兩路線性電源控制器，可為多種負(fù)載供電，如車(chē)載收音機(jī)設(shè)備的調(diào)諧器、CD機(jī)邏輯電路、音頻處理器、CD機(jī)或磁帶的控制電路。

2) 帶電流檢測(cè)的有源天線LDO

帶電流檢測(cè)的LDO(低壓降線性穩(wěn)壓器)能提供精確可調(diào)的電流限值，滿足特殊應(yīng)用需求，并可為單片機(jī)提供模擬或數(shù)字診斷信息，使MCU能夠據(jù)此采取保護(hù)措施(如過(guò)載時(shí)關(guān)閉LDO或斷開(kāi)負(fù)載);還能提供電池/偏置電壓反接保護(hù)、輸出對(duì)電池短路保護(hù)、輸出對(duì)地短路保護(hù)，以及熱關(guān)斷保護(hù)等功能。

安森美半導(dǎo)體的NCV47700(6%輸出精度)和NCV47701(3%輸出精度)是350 mA可調(diào)輸出電壓低壓降線性穩(wěn)壓器，集成了電流檢測(cè)及診斷和系統(tǒng)保護(hù)等功能。在10 mA至350 mA的負(fù)載電流范圍內(nèi)，電流鏡像精度可保證在±10%(Iout/ICSO)，從而可通過(guò)接在CSO引腳的電阻RCSO的壓降得到控制系統(tǒng)所需的準(zhǔn)確的輸出電流值。

NCV47700/01既可以配置為輸出可調(diào)穩(wěn)壓器，將輸出電壓設(shè)置為所需值，也可以配置為高邊開(kāi)關(guān)。相比傳統(tǒng)分立器件方案，采用NCV47700/01的有源天線電源解決方案能夠大幅減少元器件數(shù)量和PCB面積。

圖2：NCV47700/01應(yīng)用電路圖。

3) 開(kāi)關(guān)電源方案

a) 升壓(Boost)/反激(Flyback)/SEPIC開(kāi)關(guān)電源控制器

NCV8871、NCV8873和NCV898031是可用于多種拓?fù)?升壓、反激和SEPIC)開(kāi)關(guān)電源控制器，具有寬范圍工作電壓(3.2 V至45 V)，以及10 μA的極低關(guān)斷電流，可提供高性價(jià)比的照明解決方案。

NCV8871和NCV8873的出廠可編程開(kāi)關(guān)頻率為170 kHz至1 MHz。NCV8873的反饋基準(zhǔn)電壓僅為0.2 V(可以采用低阻值電流檢測(cè)電阻，以減少電流檢測(cè)電阻功耗)，非常適用于需要恒流控制的應(yīng)用，如LED驅(qū)動(dòng)器。NCV898031則是一款開(kāi)關(guān)頻率高達(dá)2 MHz的產(chǎn)品，較高的頻率可以采用更小的濾波器件(輸出電容和電感)，從而降低系統(tǒng)成本。

b) 低壓降降壓開(kāi)關(guān)電源控制器

NCV8852是一款驅(qū)動(dòng)外接P溝道MOSFET、輸出可調(diào)非同步降壓(Buck)開(kāi)關(guān)電源的控制器。它采用峰值電流控制，內(nèi)置斜坡補(bǔ)償及給門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)供電的穩(wěn)壓器，其特點(diǎn)包括：睡眠模式下的低靜態(tài)電流;輸出可調(diào)，反饋基準(zhǔn)電壓為800 mV±2%;寬電壓輸入范圍(3.1 V至44 V);可編程開(kāi)關(guān)頻率;內(nèi)部軟啟;欠壓鎖定;頻率可由外部時(shí)鐘同步;100%最大占空比;逐周期限流模式，限流值可編程;打嗝式過(guò)流保護(hù)及短路保護(hù)。

c) 直接與電池連接的降壓開(kāi)關(guān)電源

在車(chē)載信息娛樂(lè)系統(tǒng)的電源應(yīng)用中，采用頻率高達(dá)2 MHz的NCV890xx系列可以省去EMI濾波器，減少所需的外部元件數(shù)目;保證在18 V輸入、最低3.3 V輸出條件下不出現(xiàn)跳周期情況。該系列產(chǎn)品中有多種電流等級(jí)和功能的產(chǎn)品可供選擇。其特點(diǎn)包括：最大輸出電流為1.2 A、2 A、3 A三個(gè)系列;拋負(fù)載保護(hù)電壓為40 V 和 45 V兩個(gè)等級(jí);同步信號(hào)輸入及同步信號(hào)輸出;輸出正常指示/開(kāi)漏輸出/復(fù)位開(kāi)漏輸出;內(nèi)部產(chǎn)生展頻;以及欠壓鎖定、自適應(yīng)降頻、峰值電流限制、熱保護(hù)、睡眠模式下低靜態(tài)電流。

d) 可用于開(kāi)關(guān)電源的中等電壓MOSFET

安森美半導(dǎo)體是多個(gè)市場(chǎng)的主要MOSFET供應(yīng)商。公司發(fā)揮在計(jì)算機(jī)及通信市場(chǎng)積累的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)汽車(chē)級(jí)高性能MOSFET產(chǎn)品。安森美半導(dǎo)體除了提供平面型MOSFET系列，還提供40 V到60 V的溝槽型MOSFET系列產(chǎn)品。與平面型技術(shù)相比，溝槽型技術(shù)可以設(shè)計(jì)出更低導(dǎo)通阻抗(Rds(on))的產(chǎn)品。下表中列出的是可與安森美半導(dǎo)體不同開(kāi)關(guān)電源方案結(jié)合使用的MOSFET產(chǎn)品。

表1：針對(duì)不同汽車(chē)信息娛樂(lè)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源方案的中等電壓MOSFET產(chǎn)品選擇

4) 音頻系統(tǒng)多路輸出電源管理芯片(PMIC)

LV5680P是音頻系統(tǒng)多路輸出電源管理芯片，集成了4路低壓降線性穩(wěn)壓器、兩路高邊開(kāi)關(guān)、輔助電源檢測(cè)，以及連接到VDD的高邊開(kāi)關(guān)等，可以減少系統(tǒng)元件數(shù)量。LV5680P的特點(diǎn)包括：4路線性穩(wěn)壓器，2路連接到VCC的高邊開(kāi)關(guān)，2路連接到VDD的高邊開(kāi)關(guān);所有輸出均采用P溝道LDMOS(橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體);可耐受高達(dá)50 V的尖峰電壓;內(nèi)置過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)溫保護(hù);可開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。

安森美半導(dǎo)體提供一系列的汽車(chē)級(jí)線性穩(wěn)壓器，其中包括可直接與電池連接的高壓產(chǎn)品，以及次級(jí)低壓輸入的產(chǎn)品，輸出電流50 mA至1 A以上。。

2. 音頻解決方案

安森美半導(dǎo)體的音響娛樂(lè)系統(tǒng)解決方案如圖4所示，涵蓋電子音量、板上系統(tǒng)調(diào)諧器/RDS、ADC/DAC/EVR、音頻功率放大器、DAB接收器、IBOC解碼器、DAB解碼器、系統(tǒng)控制器、LCD驅(qū)動(dòng)器、MP3/WMA/AAC解碼器、CD-DSP、USB主機(jī)控制器、內(nèi)置閃存、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等。

圖3：音響娛樂(lè)系統(tǒng)解決方案

DSP收音機(jī)調(diào)諧器系統(tǒng)LV25810具有增強(qiáng)的多路徑噪聲抑制、I2C通信接口、標(biāo)準(zhǔn)AM/FM全球廣播/FM/LOW-IF、HD無(wú)線廣播等功能。而CD控制器LC786961提供CD伺服控制、CD信號(hào)處理、壓縮的音頻解碼處理、音頻信號(hào)處理、USB主機(jī)處理和SD存儲(chǔ)卡主機(jī)處理。

LC786800是支持現(xiàn)在和將來(lái)所有有助于改進(jìn)駕駛體驗(yàn)綜合功能的DSP調(diào)諧器。相對(duì)傳統(tǒng)模擬調(diào)諧器，它減少了52個(gè)外圍元器件。它也是一個(gè)音頻信號(hào)解碼DSP，提供音頻信號(hào)處理、壓縮音頻的編碼/解碼處理、USB主機(jī)處理、SD存儲(chǔ)卡主機(jī)處理、電子音量控制。

另外，安森美半導(dǎo)體還提供有FM混合調(diào)諧器、RDS和RBDS標(biāo)準(zhǔn)解調(diào)器、電子音量控制和B類功放等音頻解決方案。

3. LED/LCD驅(qū)動(dòng)解決方案

安森美半導(dǎo)體的LED/LCD驅(qū)動(dòng)解決方案適用于汽車(chē)內(nèi)部照明和顯示面板驅(qū)動(dòng)。

1) 汽車(chē)音響及信息娛樂(lè)系統(tǒng)顯示面板LCD驅(qū)動(dòng)

LCD驅(qū)動(dòng)器LC75879通過(guò)外圍單片機(jī)控制LCD驅(qū)動(dòng)(位驅(qū)動(dòng)和段碼驅(qū)動(dòng));串行數(shù)據(jù)輸入支持CCB格式通信;與顯示控制相關(guān)的附加功能包括：按鍵輸入、通用輸出端口、調(diào)節(jié)背光亮度的PWM輸出，以及LCD顯示器對(duì)比度調(diào)節(jié)。

2) 內(nèi)部照明LIN接口RGB LED驅(qū)動(dòng)器

作為低成本串行通信協(xié)議LIN總線RGB LED驅(qū)動(dòng)器，NCV7430(圖3)集成了LIN收發(fā)器、RGB LED驅(qū)動(dòng)及存儲(chǔ)器。這種汽車(chē)內(nèi)部彩色照明單芯片解決方案可通過(guò)LIN總線接口設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)LED顏色及亮度。芯片直接從LIN總線接收命令，驅(qū)動(dòng)RGB LED。NCV7430作為系統(tǒng)中一個(gè)LIN從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)可通過(guò)總線讀取特定狀態(tài)信息(參數(shù)值和錯(cuò)誤標(biāo)志)。其LIN節(jié)點(diǎn)地址可通過(guò)內(nèi)部編程進(jìn)行固化。NCV7430完全兼容汽車(chē)級(jí)的各項(xiàng)需求。

圖4：NCV7430RGB LED驅(qū)動(dòng)器

3) 內(nèi)部照明恒流穩(wěn)流器

兩端恒流源穩(wěn)流器件(CCR)為L(zhǎng)ED穩(wěn)流控制提供了簡(jiǎn)單而高性價(jià)比的強(qiáng)固解決方案。CCR無(wú)需外接額外器件就可實(shí)現(xiàn)恒流，而且可任意配置為高邊或低邊恒流穩(wěn)流器。該系列產(chǎn)品可在較寬輸入電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電流，并具有負(fù)溫度系數(shù)特性，使LED在極端的工作電壓及工作溫度下避免熱失控。其多種工作電壓版本可滿足不同應(yīng)用需求(45 V，50 V，and 120 V)，并且可以承受電池的拋負(fù)載工況。

4. 保護(hù)器件

安森美半導(dǎo)體提供的各種針對(duì)汽車(chē)音響信息娛樂(lè)系統(tǒng)的保護(hù)器件均采用領(lǐng)先的低鉗位電壓技術(shù)，可防止外部接口因ESD浪涌而損壞。

1) USB 2.0保護(hù)器件

NUP4114UPX、ESD7L5.0等器件是針對(duì)高速數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)(D+、D-)及Vbus的低電容ESD保護(hù)，最多可以同時(shí)保護(hù)兩個(gè)USB端口;EMI2121則是針對(duì)高速數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)(D+、D-)及Vbus的共模濾波器及低電容ESD保護(hù)，可實(shí)現(xiàn)集成EMI抑制及ESD保護(hù)。

2) USB 3.0保護(hù)器件

ESD7008等器件可插入式走線，不改變?cè)瓉?lái)走線，對(duì)兩對(duì)超高速信號(hào)、一對(duì)高速信號(hào)及VCC提供低容值ESD保護(hù)。

3) HDMI保護(hù)器件

ESD7004、MG2040高速信號(hào)采用插入式走線布局，對(duì)四對(duì)高速信號(hào)(最高六路額外的信號(hào)線)提供低容值ESD保護(hù)。

此外，安森美半導(dǎo)體還提供各種汽車(chē)級(jí)運(yùn)算放大器和比較器、滿足舒適和娛樂(lè)系統(tǒng)個(gè)性化需求的EEPROM、有效幫助PWM控制器抑制EMI的電路保護(hù)方案P6P82PS01A、USB音頻過(guò)采樣時(shí)鐘發(fā)生器、用于顯示接口的有源EMI方案、時(shí)鐘產(chǎn)生器和分配器、可靠的標(biāo)準(zhǔn)邏輯系列，以及多種選擇的汽車(chē)級(jí)小信號(hào)分立器件。與上述解決方案一樣，這些元件均具有汽車(chē)級(jí)品質(zhì)、強(qiáng)固和高性能的特點(diǎn)，有助于設(shè)計(jì)人員滿足汽車(chē)應(yīng)用嚴(yán)苛的環(huán)境及性能要求。