應(yīng)用與功率需求? - 高性能汽車電源獨特的解決方案

　　應(yīng)用與功率需求

　　大多數(shù)系統(tǒng)電源的基本架構(gòu)選擇應(yīng)從電源要求以及汽車廠商定義的電池電壓瞬變波形入手。對于電流的要求應(yīng)該反映到電路板的散熱設(shè)計。表1歸納了大多數(shù)設(shè)計的電路及電壓要求。

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　　通用電源的拓撲架構(gòu)

　　降壓變換器是構(gòu)成大多數(shù)開關(guān)變換器架構(gòu)基礎(chǔ)的基本拓撲。它是最通用的拓撲，在分布電源系統(tǒng)中會用到這種拓撲，因為必須變換高dc電壓（48V）到較低的電壓，而且功耗小。開關(guān)是一個功率晶體管（通常是MOSFET），其柵極由執(zhí)行脈寬調(diào)制（PWM）的IC驅(qū)動它控制占空比（晶體管的開關(guān)時間），從而控制輸出電壓大小。

　　這里列出了四種常用的電源架構(gòu)，總結(jié)了最近三年汽車領(lǐng)域的典型設(shè)計架構(gòu)。當然，用戶可以通過不同方式實現(xiàn)具體的設(shè)計要求，多數(shù)方案可歸納為這四種結(jié)構(gòu)中的一種。

　　方案 1

　　該架構(gòu)為優(yōu)化DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率、布局、PCB散熱及噪聲指標提供了一種靈活設(shè)計。方案1的主要優(yōu)勢是：

　　增加核設(shè)計的靈活性。即使不是最低成本/最高效率的解決方案，增加一個獨立的轉(zhuǎn)換器有助于重復(fù)利用原有設(shè)計。

　　有助于合理利用開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓器。例如，相對于直接從汽車電池降壓到1.8V，從3.3V電壓產(chǎn)生1.8V300mA的電源效率更高、成本也更低。

　　分散PCB的熱量，這為選擇轉(zhuǎn)換器的位置及散熱提供了靈活性。

　　允許使用高性能、高性價比的低電壓模擬IC，與高壓IC相比，這種方案提供了更寬的選擇范圍。

　　方案1的缺點是：較大的電路板面積、成本相對較高、對于有多路電源需求的設(shè)計來說過于復(fù)雜。

　　方案 2

　　該方案是高集成度與設(shè)計靈活性的折衷，與方案1相比，在成本、外形尺寸和復(fù)雜度方面具有一定的優(yōu)勢。特別適合2路降壓輸出并需要獨立控制的方案。

　　采用外置MOSFET的兩路輸出控制器可以提供與方案相同的PCB布板靈活性，便于散熱。內(nèi)置MOSFET的轉(zhuǎn)換器，設(shè)計人員應(yīng)注意不要在PCB的同一位置耗散過多的熱量。

　　方案 3

　　這一架構(gòu)把多路高壓轉(zhuǎn)換問題轉(zhuǎn)化成一路高壓轉(zhuǎn)換和一個高度集成的低壓轉(zhuǎn)換IC，相對于多輸出高壓轉(zhuǎn)換IC，高集成度低壓轉(zhuǎn)換IC成本較低，且容易從市場上得到。如果方案3中的低壓PMIC有兩路以上輸出，那么方案3將存在與方案4相同的缺陷。

　　方案3的主要劣勢是多路電壓集中在同一芯片，布板時需要慎重考慮PCB散熱問題。

　　方案 4

　　最新推出的高集成度PMIC可以在單芯片上集成所有必要的電源轉(zhuǎn)換和管理功能，突破了電源設(shè)計中的諸多限制。但是，高集成度也存在一定的負面影響。

　　在高集成度PMIC中，集成度與驅(qū)動能力總是相互矛盾。

　　把低壓轉(zhuǎn)換器級聯(lián)到高壓轉(zhuǎn)換器有助于降低成本，但這種方式受限于穩(wěn)壓器的開/關(guān)控制。

　　Maxim的汽車電源解決方案

　　Maxim的汽車電源IC克服了許多電源管理問題，能夠提供獨特的高性能解決方案。電源產(chǎn)品包括過壓保護、微處理器監(jiān)控、開關(guān)轉(zhuǎn)換器和線性穩(wěn)壓器等高度集成的多功能PMIC （如圖4所示）。電源IC符合汽車級質(zhì)量認證和生產(chǎn)要求，例如：AECQ100認證、DFMEA、不同的溫度等級、特殊的封裝要求。