汽車電子DC/DC轉(zhuǎn)換器解決方案

　　電子設(shè)備在汽車上的諸多應(yīng)用，造成車用電源管理與供電系統(tǒng)變得更為先進(jìn)與復(fù)雜，使得電源管理的問題便成為汽車設(shè)計(jì)端的最大挑戰(zhàn)。

　　若在同一時(shí)間于汽車上搭載2個(gè)以上的電子設(shè)備，將對(duì)汽車的電力、動(dòng)力的消耗與其它能源的耗損造成不小的負(fù)擔(dān)；因此，汽車對(duì)于電能功耗的要求越來越嚴(yán)苛。車用電子設(shè)備都需要高效率、節(jié)省空間，且能在高電壓下輸出大電流的電源，但問題是高電壓、大電流的單芯片降壓型轉(zhuǎn)換器，并不能控制所需的負(fù)載電流。其實(shí)嚴(yán)格來說，這都要?dú)w咎于汽車主體本身及附加電子系統(tǒng)對(duì)「性能」的需求，而這些要求與傳統(tǒng)汽車對(duì)「性能」要求有很大的改變。

　　在面對(duì)到汽車電能問題時(shí)，汽車設(shè)計(jì)工程師會(huì)先分門別類的將不同的系統(tǒng)功能分別考慮、設(shè)計(jì)，比方說：先進(jìn)式的電子式引擎、發(fā)電機(jī)、行車計(jì)算機(jī)、安全控制系統(tǒng)與DVD多媒體影音系統(tǒng)，先以獨(dú)立式方式設(shè)計(jì)，最后再進(jìn)行整合的動(dòng)作。就目前來說，今天所生產(chǎn)的中階到高階的汽車大部分都有搭載DVD技術(shù)為基礎(chǔ)的GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)；不過，設(shè)計(jì)這種能夠處理不同電壓網(wǎng)關(guān)的電源供應(yīng)系統(tǒng)，其復(fù)雜程度和設(shè)計(jì)筆記本電腦電源供應(yīng)系統(tǒng)一樣困難。因此，開發(fā)出新的應(yīng)用技術(shù)，可將車上的電源管控在最佳的范圍之內(nèi)，讓汽車上的電子儀器設(shè)備能在車輛行駛的第一時(shí)間就能發(fā)揮最佳狀態(tài)。

　　安森美半導(dǎo)體─NCP5810

　　NCP5810是1款具2W雙輸出直流／直流轉(zhuǎn)換器，提供正負(fù)輸出電壓。該組件的輸出電壓精確、高轉(zhuǎn)換頻率和小尺寸封裝。由于汽車電子對(duì)于供電電壓的變化很敏感，NCP5810提供只有1%電壓容差和快速線路瞬態(tài)響應(yīng)的精確回受電壓，而且在輸入電壓波動(dòng)為500毫伏（mV）時(shí)，瞬態(tài)過沖電壓僅為4 mV。

　　NCP5810本身在1.75兆赫（MHz）振蕩器頻率下整個(gè)電源效率高達(dá)85%的特點(diǎn)，NCP5810雙輸出直流-直流轉(zhuǎn)換器提供優(yōu)異的效能表現(xiàn)。為了互補(bǔ)AMOLED顯示屏纖薄的外形，該轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換至1.75 MHz的高頻，可使用體積較小的電感器和陶瓷輸出電容器。其0.55 mm厚的超薄封裝，使NCP5810用于較薄的汽車電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，它在關(guān)機(jī)模式下的斷電功能，將顯示漏電流限制在1微安（uA），節(jié)省關(guān)機(jī)狀態(tài)下的汽車電瓶的電源。

　Linear Technology─LTC2970

　　LTC2970是專為高可用性系統(tǒng)之電源供應(yīng)數(shù)字管理，而設(shè)計(jì)的雙組I2C 電源供應(yīng)監(jiān)控及余?？刂破?，為了讓汽車電子所使用的數(shù)字電源管理提供數(shù)字與模擬能夠有最佳化的結(jié)合。其I2C 數(shù)字接口、14位ADC、高精準(zhǔn)參考及電流輸出DAC，提供數(shù)字電源供應(yīng)設(shè)計(jì)者所需：模擬電源供應(yīng)的數(shù)字控制。 LTC2970 幾乎能夠與汽車上的任何電源供應(yīng)配合，以1個(gè)模擬控制回路提供輸出電壓及快速瞬變響應(yīng)平順的控制，使設(shè)計(jì)者能選擇出最佳化的DC-DC 轉(zhuǎn)換器。

　　LTC2970優(yōu)越的精準(zhǔn)度，整合所有必要的功能于一個(gè)緊密的4mm x 5mm QFN 封裝中，并使其于寬廣范圍操作條件下，能精準(zhǔn)地控制每個(gè)電源供應(yīng)的輸出電壓。此外，使用者可組態(tài)的錯(cuò)誤監(jiān)控，通過對(duì)系統(tǒng)主機(jī)提供故障發(fā)生前的初期警告提高可靠性。LTC2970的架構(gòu)，被選定用于電源供應(yīng)噪聲的平均化處理，如此使 LTC2970 能忽略快速變化的瞬時(shí)訊號(hào)，其DAC 輸出之負(fù)載點(diǎn)接地參考，減少了可能發(fā)生在遭受接地端反彈的電源系統(tǒng)之錯(cuò)誤；通過選擇2個(gè)電阻值，使用者能選擇適合的分辨率，以提供1個(gè)重要的硬件范圍限制，當(dāng)超過這個(gè)范圍時(shí)，電源供應(yīng)便無法被驅(qū)動(dòng)。

　　德州儀器－TPIC74100-Q1

　　這款DC/DC轉(zhuǎn)換器TPIC74100-Q1可在1.5V到40V之間進(jìn)行廣泛的輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)作，而不需要再外接組件使設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)化。該組件并建置了一個(gè)頻率調(diào)變器與可調(diào)整回轉(zhuǎn)率，可將系統(tǒng)內(nèi)的電磁干擾(EMI)降到最低，并可自動(dòng)切換升降壓模式以提供5V穩(wěn)定調(diào)整輸出電壓。

　　TPIC74100-Q1其它關(guān)鍵特色，包含：切換模式調(diào)整器，在正常模式為-5V +/-2％，低功率或交越模式為-5V +/-3％；440kHz (典型)的切換頻率位在AM頻帶之外；輸入運(yùn)作范圍1.5V到40V，1-A負(fù)載電流能力，最低到2V輸入的200mA負(fù)載電流能力，最低到1.5V輸入的120mA負(fù)載電流能力。該組件具備關(guān)閉與低電運(yùn)作模式可優(yōu)化省電功能，具有突波消除定時(shí)器與可編程延時(shí)功能的重設(shè)功能，可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；具備可編程警報(bào)功能提供電壓過低偵測(cè)與指示功能，可針對(duì)高效散熱管理設(shè)計(jì)的強(qiáng)化熱導(dǎo)封裝。

　　富士通微電子－MB39C014、MB39C015

　　MB39C014和MB39C015的工作頻率設(shè)定在固定的2MHz（MB39C014 亦可設(shè)定3.2MHz），通過同步整流方式，不但轉(zhuǎn)換效率高，也由于搭載了高性能內(nèi)置MOS管，非常有效的降低了波紋噪音和開關(guān)噪 音的影響。并且由于內(nèi)置了電壓監(jiān)測(cè)電路，可選擇監(jiān)測(cè)電源電壓或者輸出端電壓。

　　電流控制模式與電壓控制模式相比，電流控制模式在負(fù)載變化時(shí)的瞬態(tài)響應(yīng)性能非常優(yōu)秀。而且相位補(bǔ)償時(shí)也無需外置任何電阻或電容，大大減少了IC 周圍零部件數(shù)量，幫助設(shè)計(jì)人員減少設(shè)計(jì)工序，有效的降低BOM 成本。而且由于采用了電流控制模式，持續(xù)監(jiān)測(cè)電流狀況，無需再內(nèi)置軟啟動(dòng)和短路保護(hù)等功能。通過控制DAC 可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)定，也可通過電阻分壓來調(diào)節(jié)內(nèi)部電壓以達(dá)到設(shè)定數(shù)出電壓的目的。另外MB39C015 還內(nèi)置了溫度保護(hù)功能，UVLO 等保護(hù)功能，也適合應(yīng)用在汽車上的DVD影音播放設(shè)備上。

　　亞德諾－ADP1864

　　ADP1864可提供電流模式的定頻降壓，能提供5A的分布式電力系統(tǒng)所需的高輸入電壓，并將輸入電壓延伸至14V；該組件采用薄型小尺寸晶體管封裝格式，其成本比同級(jí)產(chǎn)品節(jié)省了40％。由于具備14V輸入范圍，ADP1864能為電路設(shè)計(jì)能帶來更多彈性，適合低成本的12V磚墻電源，或是需要超過 10V輸入電壓的系統(tǒng)。其內(nèi)部的參考電位采用ADI的封裝調(diào)整技術(shù)，其準(zhǔn)確度較同級(jí)產(chǎn)品高三倍，整體系統(tǒng)調(diào)節(jié)誤差預(yù)算也因此減少到5%的隨溫度變化率，其 1mV/A負(fù)載電力調(diào)節(jié)能力則為競(jìng)爭(zhēng)者的2倍。ADP1864其它的功能，包括：內(nèi)部暖開機(jī)、短路保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)，以及可程序化電流限制等。電流模式控制提供快速且穩(wěn)定的負(fù)載瞬變性能，而580kHz的作業(yè)頻率能減少電路板電感器的體積，釋放出更多寶貴的電路板空間。

　　奧地利微電子－AS1322

　　AS1322是采用小型6接腳TSOT封裝的同步高效升壓 DC-DC轉(zhuǎn)換器，以擴(kuò)展其 DC-DC轉(zhuǎn)換器系列產(chǎn)品。AS1322可由一個(gè)輸出電壓范圍在 2.5 至 5V 之間，而當(dāng)電壓為 3.3V 時(shí)，AS1322能供應(yīng) 150m A 的輸出電流，AS1322都能夠滿足上述需求。新組件結(jié)合1個(gè)能在 0.85V 低輸入電壓下運(yùn)作并采用薄型TSOT23封裝的1.2 MHz定頻同步升壓轉(zhuǎn)換器。即使在輸入電壓低時(shí)，新組件仍可提供高輸出電流，因此 AS1322是單電池應(yīng)用的最佳選擇。由于AS1322使用超薄型的電感器和陶瓷電容器；因此，1.2 MHz的固定開關(guān)頻率可大幅減少電路板的使用面積，該組件有省電變量和定頻變量2種型號(hào)。

　　在輕載的情況下，AS1322A可提供自動(dòng)省電作業(yè)功能，即是只要輸出電壓在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，就能將組件切換至待機(jī)狀態(tài)，進(jìn)而提高效率。該功能有效將 AS 1322A的功耗降至30μA，可大幅度延長電池使用壽命。并可透過中斷模式下的電感器衰減，抗震鈴控制電路可以減少 EMI干擾。另一方面， AS1322B 能在輕載下維持定頻作業(yè)，成為如移動(dòng)通訊等需要能輕易預(yù)測(cè)和過濾輸出噪聲應(yīng)用的理想解決方案。因此，AS1322 非常適合使用于車載式GPS接收器和其它手持設(shè)備，這些應(yīng)用都要求在最小的空間內(nèi)延長電池的工作時(shí)間。

　　Primarion－PX7522

　　PX7522可以配置成提供2個(gè)獨(dú)立的穩(wěn)壓輸出，或者在單輸出模式下的雙相位輸出，支持DCR和RDSon電流感應(yīng)拓樸結(jié)構(gòu)，0.5V到8V的寬輸出范圍。該組件是高度可配置的控制IC，利用PMBus和內(nèi)建非揮發(fā)性內(nèi)存，可以實(shí)現(xiàn)更廣泛的用戶友好的控制和實(shí)時(shí)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。

　　PX7522的控制功能利用了數(shù)字技術(shù)，提供了適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定且靈活的解決方案。該組件整合了產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2C PMBus串行接口用于控制和監(jiān)控，可以讓電源設(shè)計(jì)師快速地最佳化設(shè)計(jì)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能。利用這些配置，控制器可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地對(duì)設(shè)計(jì)師之前的配置設(shè)置進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，因而準(zhǔn)確地最佳化性能，沒有存取外部內(nèi)存帶來的延遲問題。如果采用其它技術(shù)，很多這些可配置功能通常都需要1個(gè)外部微控制器。工作在單個(gè)+5V電源上，開關(guān)頻率范圍為150KHz到1MHz，因?yàn)樵趩屋敵龉ぷ髂Ｊ较?，相位之間準(zhǔn)確分配的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)支持更高功率的多相位工作要求。PX7522透過內(nèi)部校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)很高的精密度，這種校準(zhǔn)是在啟動(dòng)時(shí)內(nèi)部測(cè)試和糾正系統(tǒng)級(jí)電流感應(yīng)誤差源來實(shí)現(xiàn)的，可程序的電流感應(yīng)溫度補(bǔ)償允許設(shè)計(jì)者透過調(diào)節(jié)響應(yīng)，在溫度變化下獲得最高精密度。

AnalogicTech－AAT1162

　　AAT1162專門設(shè)計(jì)以操作于12V 輸入，并能提供1.5A 電流至5V或更低輸出。此新轉(zhuǎn)換器只消耗極低的115 μA靜態(tài)電流，可為廣泛的12V汽車工業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)于許多應(yīng)用、甚至是使用電瓶進(jìn)行供電的汽車電子系統(tǒng)來說，其大部分使用壽命是花費(fèi)于從電源所消耗的毫安或微安培電流待機(jī)模式。AAT1162的極低靜態(tài)電流大幅降低了系統(tǒng)的總待機(jī)模式電流消耗，因此能提升總電源效率，并使設(shè)計(jì)者能更容易地符合綠色認(rèn)證。

　　AAT1162的輸出電壓可 固定或調(diào)整于0.6V 至VIN間，效率位準(zhǔn)范圍達(dá) 96％。整合式的PWM/light 負(fù)載模式可協(xié)助于整個(gè)負(fù)載范圍最大化效率。AAT1162可操作于800 kHz之高切換頻率，由于使用小型外部組件；因此，能使總解決方案尺寸縮減至最小。此新工藝由單芯片整合3V、5V及12V電壓之完全獨(dú)立CMOS 及高速互補(bǔ)雙載子晶體管、加上強(qiáng)固的30V DMOS 功率組件，其不需依賴高度復(fù)雜和昂貴的技術(shù)，如磊晶或高溫?cái)U(kuò)散，而使單晶、混合訊號(hào)及系統(tǒng)IC均能達(dá)到更高技術(shù)性及經(jīng)濟(jì)性。因此，透過 ModularBCD 制造的組件，能比傳統(tǒng)工藝組件達(dá)到更高效率、更小尺寸，以及更高的整合性，同時(shí)能在廣泛的應(yīng)用在汽車DVD播放設(shè)備中。