汽車(chē)信息娛樂(lè )系統需要靈活和可配置的多輸出電源 IC

背景信息

汽車(chē)信息娛樂(lè )系統日益流行，持續激增?，F代技術(shù)進(jìn)步，例如衛星廣播、觸摸屏、導航系統、藍牙、高清電視、集成式手機、媒體播放器和視頻游戲系統，都提升了駕駛體驗。全球每年生產(chǎn)超過(guò) 5000 萬(wàn)量汽車(chē)，其中大部分都有某些類(lèi)型的集成式信息娛樂(lè )系統。從電源角度來(lái)看，基本的信息娛樂(lè )控制臺可能需要幾個(gè)低壓電源軌，總電流達到幾安培，而一流的控制臺可能需要更多電源軌。傳統上，這些電壓軌和電流由很多分立式電源穩壓器 IC 或者大型和過(guò)度集成的電源管理集成電路 (PMIC) 提供。不過(guò)，這類(lèi)大型 PMIC 提供的電壓軌常常多于所需，占用面積很大，而且對某些軌的供電常常不足。因此，需要能提供解決方案占板面積很小的多輸出 IC，而且這類(lèi) IC 要提供很多可配置和供電適度的電壓軌。此外，如果這類(lèi) IC 能以各種不同的方式配置，以適應在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能出現的電源要求的變化，就會(huì )有更大的優(yōu)勢。由于創(chuàng )新性電路設計，這類(lèi) IC 現在已經(jīng)變成現實(shí)了。

信息娛樂(lè )系統的電源設計挑戰

汽車(chē)應用的電子系統設計富有挑戰性，這有很多原因：空間高度受限，工作溫度范圍必須很寬，必須最大限度地降低噪聲，必須容許電池瞬態(tài)，質(zhì)量必須很高。既然集成度必須很高，那么就需要高效節能的組件。今天的汽車(chē)儀表板上有各種電子系統，相當擁擠，再加上很高的環(huán)境工作溫度，所以溫度監視成了關(guān)鍵要求，尤其是涉及電源管理組件的工作溫度時(shí)。如果能向系統控制器報警，通知控制器發(fā)生了過(guò)熱情況，就可以通過(guò)軟件關(guān)閉少量電路功能，或者降低處理器性能以及顯示器、網(wǎng)絡(luò )通信等其他大功率組件的性能，以此減輕過(guò)熱問(wèn)題。

今天的汽車(chē)儀表板常常擠滿(mǎn)了大量噪聲源和溫度敏感源，例如無(wú)線(xiàn)電、藍牙、GPS 和基于手機的網(wǎng)絡(luò )連接。因此，至關(guān)重要的是，這個(gè)環(huán)境中的所有電路 (包括電源) 都不能產(chǎn)生過(guò)多的熱量或 EMI。在很多情況下，都有嚴格的電磁兼容性 (EMC) 要求，其中涵蓋了輻射與傳導噪聲、抗輻射與傳導性或輻射與傳導敏感性以及靜電放電 (ESD)。在一個(gè)可能的 PMIC 設計中，要符合所有這些要求，就會(huì )牽涉很多性能問(wèn)題。有些要求是簡(jiǎn)單易懂的，例如要求 DC-DC 開(kāi)關(guān)穩壓器以 AM 無(wú)線(xiàn)電頻段以外的固定頻率工作。然而，還有一些要求難以滿(mǎn)足，例如調節內部功率 FET 的轉換率，以最大限度地降低 DC-DC 轉換器開(kāi)關(guān)節點(diǎn)轉換引起的輻射噪聲。

此外，今天很多嵌入式系統和先進(jìn)的處理器在電源啟動(dòng)和加到各種不同的電路上時(shí)，都要求受控和精心設計的排序。排序方法要簡(jiǎn)單并能為系統提供靈活性，這樣才不僅能使系統設計更容易，而且能確保系統可靠性，并允許單個(gè) PMIC 滿(mǎn)足更多的系統要求，而不僅是特定處理器的要求。

“功能蔓延”指的是即產(chǎn)品規格 (例如：輸入和輸出電壓以及輸出電流等) 隨著(zhù)開(kāi)發(fā)周期的推進(jìn)而發(fā)生的變化，這會(huì )嚴重破壞 IC 及相關(guān)分立組件的選擇。當電路板布局確定后，要改變系統的性能規格時(shí)，在最好的情況下，也許通過(guò)更換可調輸出轉換器上的幾個(gè)電阻器，就可以微調電壓了。在最壞情況下，因為新的輸出電流要求超過(guò)了已采用 IC 的開(kāi)關(guān)電流額定值，也許需要用管腳引出線(xiàn)不兼容的 IC 替換幾個(gè) IC。由于電路板的重新設計和重新布局，這將大量導致成本增加及時(shí)間延遲。因此需要高度專(zhuān)業(yè)化、高性能、可配置的電源管理 IC，以恰當管理電源系統，確保系統的所有性能優(yōu)勢都得以實(shí)現，并為不可避免的電源系統更改提供靈活性。直到現在為止，還沒(méi)有單個(gè) IC 能完成這種任務(wù)。

總之，汽車(chē)信息娛樂(lè )系統設計師面臨的主要 IC 設計挑戰包括以下各項：

在項目開(kāi)發(fā)階段更改設計要求 (電壓和電流值)