高性能汽車(chē)電源獨特的解決方案

　　應用與功率需求

　　大多數系統電源的基本架構選擇應從電源要求以及汽車(chē)廠(chǎng)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開(kāi)關(guān)變換器架構基礎的基本拓撲。它是最通用的拓撲，在分布電源系統中會(huì )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(kāi)關(guān)是一個(gè)功率晶體管（通常是MOSFET），其柵極由執行脈寬調制（PWM）的IC驅動(dòng)它控制占空比（晶體管的開(kāi)關(guān)時(shí)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(chē)領(lǐng)域的典型設計架構。當然，用戶(hù)可以通過(guò)不同方式實(shí)現具體的設計要求，多數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(gè)獨立的轉換器有助于重復利用原有設計。

　　有助于合理利用開(kāi)關(guān)電源和線(xiàn)性穩壓器。例如，相對于直接從汽車(chē)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，這為選擇轉換器的位置及散熱提供了靈活性。

　　允許使用高性能、高性?xún)r(jià)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(diǎn)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(lái)說(shuō)過(guò)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。內置MOSFET的轉換器，設計人員應注意不要在PCB的同一位置耗散過(guò)多的熱量。

　　方案 3

　　這一架構把多路高壓轉換問(wèn)題轉化成一路高壓轉換和一個(gè)高度集成的低壓轉換IC，相對于多輸出高壓轉換IC，高集成度低壓轉換IC成本較低，且容易從市場(chǎng)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(shí)需要慎重考慮PCB散熱問(wèn)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，集成度與驅動(dòng)能力總是相互矛盾。

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

　　Maxim的汽車(chē)電源解決方案

　　Maxim的汽車(chē)電源IC克服了許多電源管理問(wèn)題，能夠提供獨特的高性能解決方案。電源產(chǎn)品包括過(guò)壓保護、微處理器監控、開(kāi)關(guān)轉換器和線(xiàn)性穩壓器等高度集成的多功能PMIC （如圖4所示）。電源IC符合汽車(chē)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。