安森美半導體分析汽車電源轉型
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圖二：ADAS系統(tǒng)
這就需要配以系統(tǒng)基礎芯片(SBC), 通過通信技術如以太網成功連接車輛中的各部分如攝像頭、GPS、雷達和旋轉編碼器來實現(xiàn)。由于ADAS系統(tǒng)高集成度的復雜性，系統(tǒng)設計師需要為其選擇高精度和可定制的電源和功率模塊，為電源部分提供專用功能如看門狗功能、電源監(jiān)控冗余功能以及電壓監(jiān)控功能，以保證符合ISO26262標準的汽車安全完整性(ASLI) B等級，實現(xiàn)整車功能性安全和更安全的駕駛體驗。
圖三：以太網SBC技術實現(xiàn)ADAS的集成要求
隨著燃油經濟性標準和規(guī)范的二氧化碳排放協(xié)議的推行，啟停系統(tǒng)的市場需求日益增加。所謂啟停系統(tǒng)，即在汽車行駛過程中臨時停車的時候自動熄火，需要繼續(xù)前進時系統(tǒng)自動重啟內燃機，從而減少發(fā)動機空閑的時間，以減少燃油消耗和二氧化碳排放。
內燃機無法自行啟動，需要外力引發(fā)燃燒循環(huán)。這是啟動電機的用途所在，當插入點火開關鑰匙并將開關扭至“開”，啟動電機啟動。然而，啟動電機轉動曲柄發(fā)動引擎需要的電流量非常大，導致在啟動階段汽車電池電壓顯著下降。為避免啟動階段的壓降，混合線性/SMPS方案被進一步改進，于降壓穩(wěn)壓器和電池供電的LDO之間添加啟停預升壓器（如圖一右上角所示），它基于點火開關打開和關閉，以滿足啟停系統(tǒng)的低壓啟動。預升壓器通常采用大功率集中式多相升壓和分布式小功率單相升壓等方法，用以避免電壓驟降導致的異常，并符合12 V系統(tǒng)的 ISO 16750標準。
開關電源方案典型用于駕駛信息系統(tǒng)
駕駛信息系統(tǒng)包括車輛內外的信息系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及娛樂系統(tǒng)，是汽車發(fā)展的主要部分。油耗、車速、導航、娛樂及ADAS系統(tǒng)等信息都可通過儀表盤和中控面板向駕駛員顯示。Nvidia、Intel等廠商不斷提升系統(tǒng)集成能力并開發(fā)智能解決方案，通過圖形處理器集成和連接各種不同車輛的功能。由于系統(tǒng)內部需要進行大量的計算，所以駕駛信息系統(tǒng)屬于高功率應用，可采用開關電源方案。單相/多相SMPS作為用于駕駛信息系統(tǒng)的關鍵技術，可根據(jù)實時使用狀況進行動態(tài)電壓調節(jié)，減少不必要的功耗。安森美半導體的NCV8901系列是集成降壓SMPS的轉換器，輸出電流為1.2 A，工作頻率為2 MHz，輸入電壓范圍4.5 V 至36 V，可耐受40 V拋負載電壓，芯片工作結溫為-40℃至150℃，體積小，輸出精度高，可在駕駛信息系統(tǒng)中使用。
汽車電源朝48 V 系統(tǒng)進發(fā)
因應不斷提升的節(jié)能減排的需求/規(guī)范，輕型48 V系統(tǒng)銷量近十年來一直在增長。48 V結構由12 V和48 V網絡組成，兩個網絡之間通過雙向輸出的SMPS相連，結合傳統(tǒng)的12 V或14 V網絡，像大多數(shù)傳統(tǒng)車輛一樣采用鉛酸電池。一個48 V鋰離子電池配備一個獨立的48 V網絡。12 V網絡處理傳統(tǒng)的負載：照明、點火、娛樂、音頻系統(tǒng)以及電子模塊。48 V系統(tǒng)支持主動底盤系統(tǒng)、空調壓縮機和再生制動。48 V結構的關鍵優(yōu)點在于它結合了雙壓設置及眾所周知的啟停技術的優(yōu)點，更有效地捕捉車輛制動能量，為不斷增加的電氣負載提供更高功率，同時提升可能高達15%的燃油能效；此外，它還減小傳送到負載的電流、減少線束重量從而提升電源能效。
結語
汽車行業(yè)相關的電源管理模塊的復雜性不斷增長，線性穩(wěn)壓器已不能滿足高能效的需求，演變出將線性穩(wěn)壓器和開關電源并聯(lián)的混合開關電源，典型用于ADAS系統(tǒng)和啟停系統(tǒng)，以及開關電源典型用于駕駛信息系統(tǒng)，乃至仍受討論但可進一步提升燃油能效的48 V 架構/系統(tǒng)，實現(xiàn)無論在小功率還是大功率應用中都盡可能地提升能效、降低能耗，符合政府的環(huán)境法規(guī)和安全標準，滿足汽車消費者對燃油經濟性的要求。
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