汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中多輸出電源IC的應用

汽車(chē)應用的電子系統設計是頗具挑戰性，原因有很多：空間十分有限；工作溫度范圍必須寬廣；噪聲必須盡量抑制；必須承受電池瞬變且質(zhì)量水準必須很高。由于集成度必須很高，以壓縮電路板面積，這就需要電源效率非常高的組件。汽車(chē)應用的許多場(chǎng)合中都有著(zhù)嚴格的EMC要求，其涵蓋了輻射發(fā)射和傳導發(fā)射、抵抗輻射和傳導或敏感性以及電子放電（ESD）。對于潛在的多通道IC設計而言，符合所有這些要求將影響到很多方面的性能。有些滿(mǎn)足起來(lái)簡(jiǎn)單明了，比如要求DC-DC開(kāi)關(guān)穩壓器工作在一個(gè)位于A(yíng)M無(wú)線(xiàn)電頻段之外的固定頻率。然而，有的就更難應對了，比如調整內部功率FET的擺率，以最大限度地抑制由于DC-DC轉換器的開(kāi)關(guān)節點(diǎn)轉換所引起的輻射發(fā)射。

隨著(zhù)開(kāi)發(fā)工作的推進(jìn)，“特征蠕動(dòng)”（即產(chǎn)品規格的變更，例如輸入和輸出電壓，以及輸出電流等參數）會(huì )對IC及相關(guān)分立組件的選擇產(chǎn)生嚴重的不良影響。在最好的情況下，當某項系統規格在電路板布局排定之后發(fā)生變更時(shí)，也許通過(guò)置換可調輸出轉換器上的幾個(gè)電阻就能對某個(gè)電壓進(jìn)行微調。而在最糟糕的情況下，或許需要用引出腳不兼容的IC換掉多個(gè)現用的IC，因為新的輸出電流水平要求超過(guò)了這些現用IC的開(kāi)關(guān)電流額定值。由于必需進(jìn)行電路板的重新設計和布局，因此，這將導致一系列的成本增加和進(jìn)度延誤。為此，需要采用一種高度專(zhuān)用的高性能可配置電源管理IC以正確地管理電源模塊，從而確保系統的所有性能優(yōu)勢皆可實(shí)現，并為不可避免的電源模塊系統變更提供靈活性。

一種簡(jiǎn)單的解決方案

過(guò)去，很多既有多輸出PMIC不具備應對這類(lèi)新式系統所必需的靈活性。滿(mǎn)足上述汽車(chē)電源管理IC設計限制的任何解決方案都必須兼有高集成度、很寬的工作溫度范圍以及高度靈活性，其中高集成度包括集成電流適中的降壓型開(kāi)關(guān)穩壓器和低壓功能。設計師所需要的是一個(gè)多通道、可配置DC/DC轉換器。

靈活的八通道降壓型穩壓器

LTC3375是一款高度集成的通用電源管理解決方案，適用于需要多個(gè)低壓電源的系統。該器件具備8個(gè)獨立的1A通道，提供I2C控制、靈活的排序和故障監視，采用緊湊的QFN封裝。同時(shí)，它還含有8個(gè)內部補償、高效率同步降壓型穩壓器和一個(gè)始終保持接通的高壓線(xiàn)性控制器。每個(gè)降壓型穩壓器都有自己獨立的2.25V至5.5V輸入電源，輸出電壓范圍為0.425V至VIN.該器件的按鈕ON/OFF/RESET控制、電源接通復位和看門(mén)狗定時(shí)器提供靈活可靠的加電排序和系統監視。LTC3375具備可編程和可同步1MHz至3MHz振蕩器，缺省開(kāi)關(guān)頻率為2MHz.所有DC/DC斷開(kāi)時(shí)，靜態(tài)電流僅為11μA，從而在始終保持接通系統中節省了功率。該器件適用于多種多通道應用，包括工業(yè)、汽車(chē)和通信系統。

LTC3375的8個(gè)降壓型轉換器可以單獨使用，也可以并聯(lián)連接，以用單個(gè)共享電感器實(shí)現每輸出高達4A的較大輸出電流。因為可以并聯(lián)的相鄰穩壓器多達4個(gè)，所以可以有15種不同的輸出配置。這些穩壓器有兩種工作模式：突發(fā)模式（Burst Mode）在加電缺省時(shí)工作，可在輕負載時(shí)提供較高效率；強制連續PWM模式可在輕負載時(shí)實(shí)現較低噪聲。

I2C接口可用來(lái)選擇工作模式、相位、反饋調節電壓和開(kāi)關(guān)轉換率。這些降壓型穩壓器提供正向和反向電流限制、在啟動(dòng)時(shí)用軟啟動(dòng)限制浪涌電流、提供短路保護以及轉換率控制以實(shí)現較低的輻射EMI.其他特點(diǎn)包括指示內部芯片溫度的芯片溫度監視器輸出（可通過(guò)I2C讀?。┖托酒瑴囟龋―T）報警功能，當芯片溫度達到其設定報警門(mén)限時(shí)，該功能向用戶(hù)發(fā)出警報，因此允許系統采取糾正行動(dòng)。LTC3375有高溫（H級）版本，其額定結溫范圍為-40℃至+150℃，很容易滿(mǎn)足汽車(chē)的高溫運行要求。

圖1：LTC3375 4A/3A/1A三輸出配置簡(jiǎn)化方框圖

抑制輻射和傳導EMI

LTC3375 PWM開(kāi)關(guān)頻率專(zhuān)門(mén)用400k RT電阻器微調至2MHz，具有保證的1.8MHz至2.2MHz范圍。該RT電阻器可用來(lái)在1MHz至3MHz范圍內設定任何工作頻率。這些穩壓器還可設定為強制連續PWM工作模式，即使在輕負載時(shí)也可防止以突發(fā)模式工作。這不僅保持了固定頻率，而且還降低了DC-DC輸出電容器上的電壓紋波。此外，LTC3375還可通過(guò)SYNC引腳以同步至一個(gè)1MHz至3MHz的外部時(shí)鐘，以進(jìn)一步降低系統噪聲。