汽車信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計借助多輸出電源管理 IC 而簡化
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圖 1：LTC3676-1 的簡化典型應(yīng)用示意圖
面向應(yīng)用處理器的 LTC3676 電源管理解決方案能夠解決上述的汽車信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計難題。LTC3676HUJ PMIC 可提供一種具有 -40°C 至 +150°C 額定結(jié)溫的高溫 (H 級) 選項，能輕松滿足汽車的高溫工作要求。該 IC 包括一個專門用于結(jié)溫監(jiān)視的熱報警標(biāo)記和中斷，而且還具有一種硬熱停機功能，用于在功率耗散失控或發(fā)生嚴重故障的情況下提供可靠的硬件保護。
LTC3676 PWM 開關(guān)頻率特別修整至 2.25MHz，并具有一個 1.7MHz 至2.7MHz 的保證范圍。另外，其內(nèi)部穩(wěn)壓器還可被設(shè)定為一種強制連續(xù) PWM 操作模式，以防止在脈沖跳躍或突發(fā)模式中運作 (即使在輕負載時也不例外)。這不僅保持了頻率的固定，而且還可進一步降低 DC-DC 輸出電容器上的電壓紋波。抑制輻射和傳導(dǎo)發(fā)射
由于 LTC3676 內(nèi)置了 4 個開關(guān)穩(wěn)壓器，因此它們各有一個相關(guān)的電抗器件 (電感器) 需要予以關(guān)注。一種可行的解決方案是把 LTC3676 所在的區(qū)域屏蔽起來以防止 EMI 輻射。除了昂貴和笨重之外，此方法還未能解決由任何有可能連接至電源區(qū)域的導(dǎo)線所造成的污染問題。更好的做法是采用輻射源抑制和天線消除。
輻射源抑制有必要采用合理的布局 / 組件選擇 (和內(nèi)部 IC 設(shè)計) 以避免產(chǎn)生射頻能量。常常必需使用屏蔽式電感器，并將這些電感器布設(shè)在比輸出電容器距離 LTC3676更遠的地方。這是因為 AC 電流沿著從 LTC3676 經(jīng)由電感器、輸出電容器到地并返回 LTC3676 的路線循環(huán)流動。由此也可以明顯地看到，應(yīng)使用寬闊的走線 (最好是區(qū)域填充) 將輸出電容器的地連接至 LTC3676 的地、以及 PVIN 輸入去耦電容器的地。
LTC3676 還提供了幾種用于輻射源抑制的方法。其 DC-DC 轉(zhuǎn)換器特別內(nèi)置了一種 dv/dt 控制功能，此功能用于減慢開關(guān)邊緣速率以降低輻射發(fā)射。由于這些降壓穩(wěn)壓器是同步型的，因而上升和下降時間均處于受控狀態(tài)。選擇了一個大約 3ns上升 / 下降時間的緩慢邊緣速率，以在通過輻射要求的同時依舊限制開關(guān)損耗，這有助于優(yōu)化電源轉(zhuǎn)換器效率。LTC3676 中的全部 4 個降壓開關(guān)穩(wěn)壓器均默認至該 3ns 邊緣速率控制模式，不過也可以通過 I2C 單獨設(shè)定至較快的 1ns 速率，以在不需要有限邊緣速率和輻射控制的情況下改善效率。
除了開關(guān)時間控制之外，LTC3676 還提供了一些其他的 EMI 抑制手段。降壓穩(wěn)壓器的頻率可在 2.25MHz 至 1.12MHz 的范圍內(nèi)改變。而且，為了最大限度地抑制輸入紋波 (該紋波最終會通過電源輸入配線輻射)，降壓穩(wěn)壓器可在兩個不同的相位時鐘之間交錯運作。
此外，LTC3676 還能提供超過 10W 的可觀功率。這會導(dǎo)致相當(dāng)大的循環(huán)電流，因此必須為該電流的循環(huán)提供一條不間斷的通路。特別是接地平面中的縫隙，它會使大的循環(huán)電流圍繞其而流動，從而形成縫隙天線。但是，諸如換層等其他障礙物則會給 EMI 特征信號提供一些能量，故應(yīng)盡量減少。理想的情況是，頂層和底層應(yīng)全部 (或大部分) 為接地平面，信號層則設(shè)在內(nèi)部。這常常是不切實際的，于是有些設(shè)計思路自然會專注于怎樣在布局開始之前連接接地平面。例如：把 LTC3676 置于 PCB 上的一角或凸耳 (tab) 就不是好主意。這將使得接地平面的正確布線變得非常困難。然而，先進行 LTC3676 的高循環(huán)電流區(qū)域之布線卻是不錯的主意，其可確保盡可能優(yōu)化布局。
倘若能以輻射源抑制和天線消除原理為指導(dǎo)思想設(shè)計并執(zhí)行 EMI 控制，就可以創(chuàng)建一個具有優(yōu)良 EMI 性能的滿功率系統(tǒng)，而不會增加產(chǎn)品成本或重量。
其他的重要特點
LTC3676 完全符合 2kV HBM 和 1000V CDM 的汽車 ESD 要求，這是在汽車組裝過程中趨近零缺陷的另一項關(guān)鍵性的要求。再者，該 IC 還具有非常低的待機電流消耗 (通常為 12μA)，這一特性合乎汽車導(dǎo)航、防盜和安全系統(tǒng)的要求，此類系統(tǒng)必須保持對用于感知時間的實時時鐘電路的連續(xù)供電，即使當(dāng)引擎不處于運行狀態(tài)時也是如此。
最后，LTC3676 可支持簡單和有效的電源排序，其可通過串行通信或引腳搭接 (按照期望的接通順序?qū)㈦娫摧敵鲭妷哼B接至使能引腳) 來處理。在內(nèi)部對每個使能動作進行了幾 μs 的延遲，以進一步錯開啟動序列的時間。該特性由精準(zhǔn)的低電壓使能門限提供支持，因此即使在輸出電壓低至 0.43V 的情況下也可以進行排序。另外，還對每個電源電壓輸出實施了軟起動，以限制浪涌電流并實現(xiàn)干凈的電壓轉(zhuǎn)換。見圖 2。
此外，LTC3676 還具備可輕松設(shè)置的斷電序列控制功能。該 IC 包括兩個用于初始化一種斷電序列配置的寄存器，下一個關(guān)斷事件或過功率故障情況將遵循該配置。每個穩(wěn)壓器 (DC-DC 和 LDO) 都可被預(yù)先設(shè)定至用于停機的 4 個時隙之一。每個穩(wěn)壓器輸出包括一個內(nèi)部下拉電阻器，在穩(wěn)壓器輸出停用時連接該電阻以保證受控放電 (如圖 3 所示) 以及下一個接通序列的低起點。
圖 2：LTC3676 的啟動序列
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