高性能汽車電源獨特的解決方案

　　應用與功率需求

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

　　通用電源的拓撲架構

　　降壓變換器是構成大多數(shù)開關變換器架構基礎的基本拓撲。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，總結了最近三年汽車領域的典型設計架構。當然，用戶可以通過不同方式實現(xiàn)具體的設計要求，多數(shù)方案可歸納為這四種結構中的一種。

　　方案 1

　　該架構為優(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計。方案1的主要優(yōu)勢是：

　　增加核設計的靈活性。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)換器有助于重復利用原有設計。

　　有助于合理利用開關電源和線性穩(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計來說過于復雜。

　　方案 2

　　該方案是高集成度與設計靈活性的折衷，與方案1相比，在成本、外形尺寸和復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，設計人員應注意不要在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。