面向汽車(chē)苛刻應用需求的模擬IC

　　十年后消費者所駕駛的汽車(chē)會(huì )與他們如今在路上駕駛的汽車(chē)有很大不同。其中最主要的差異在于未來(lái)的汽車(chē)將采用更多電子部件，使得汽車(chē)更安全、能效更高，且駕駛樂(lè )趣更多。

　　伴隨著(zhù)電子部件的增多，汽車(chē)的處理能力也將相應提升，從而催生出對元器件的更大需求。據德州儀器(TI)公司表示，每輛汽車(chē)中半導體器件的成本占到約250美元。因此，汽車(chē)成為該公司模擬芯片銷(xiāo)售策略的重要目標領(lǐng)域。

　　但是，汽車(chē)環(huán)境對于電子器件的要求非常嚴格。凌力爾特(LTC)電源產(chǎn)品部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理TonyArmstrong指出，對于汽車(chē)電子系統而言，較寬的工作電壓要求、高瞬態(tài)電壓和寬溫度漂移等是非?？量痰奶魬?。

　　因此，隨著(zhù)汽車(chē)中使用的電子元器件數增加，而其空間占用要求在降低。而效率則成為更加關(guān)鍵的因素。其結果是，模擬器件制造商正在定制從LED驅動(dòng)器到開(kāi)關(guān)穩壓器的一系列器件，以滿(mǎn)足汽車(chē)OEM的要求。這些要求包括寬輸入電壓工作范圍;寬負載范圍下的較高能效、正常工作期間的低靜態(tài)電流、待機和關(guān)斷;低熱阻;最低噪聲和EMI輻射;以及寬工作溫度范圍等。

　　凌力爾特、TI、美國國家半導體(NSC)和CatalystSemiconductor等公司正競相向市場(chǎng)推出滿(mǎn)足這些規范要求、同時(shí)又能遵從汽車(chē)環(huán)境對占用空間的限制的模擬芯片。

　　開(kāi)關(guān)穩壓器與線(xiàn)性穩壓器對比

　　LTC的Armstrong認為，在低輸出電壓和中等電流級別，采用線(xiàn)性穩壓器來(lái)驅動(dòng)系統電壓不切實(shí)際。他表示，在這種應用中，熱限制使得需要用開(kāi)關(guān)穩壓器替代線(xiàn)性穩壓器。

　　“盡管開(kāi)關(guān)穩壓器會(huì )比線(xiàn)性穩壓器產(chǎn)生更多噪聲，但其效率卻高得多，”Armstrong解釋道，“只要開(kāi)關(guān)按預期運行，許多敏感應用中的噪聲和EMI水平還是可以進(jìn)行控制的。如果開(kāi)關(guān)穩壓器在標準模式下以恒定頻率開(kāi)關(guān)，并且開(kāi)關(guān)邊沿整齊、可預測，且無(wú)過(guò)沖，頻率的分布就會(huì )小而緊密，從而最大程度地降低EMI輻射?！?/P>

　　汽車(chē)應用的開(kāi)關(guān)穩壓器需要能夠在3V～60V的寬輸入電壓范圍下工作。Armstrong表示，60V額定電壓為通常鉗位在36V～40V范圍的14V系統提供了很好的裕量。

　　凌力爾特最近推出了H級型號的LT3437降壓開(kāi)關(guān)穩壓器。該器件的工作電壓范圍為3.3V～60V連續輸入，能夠耐受高達80V的瞬態(tài)電壓。其500mA的內部開(kāi)關(guān)可在電壓低至1.25V的條件下提供高達400mA的連續輸出電流。它在突發(fā)模式下工作時(shí)，可將無(wú)負載靜態(tài)電流降低至100mA以下，從而最大程度地延長(cháng)了常態(tài)開(kāi)機應用中的電池使用壽命。H級型號的LT3437器件可在140℃的結溫下工作，而E級和I級型號則只能在125℃的最高結溫下工作。其它特性包括低于1mA的關(guān)斷電流、200kHz的開(kāi)關(guān)頻率、軟啟動(dòng)功能以及0.8Ω導通電阻的飽和開(kāi)關(guān)設計。

　　圖：這款200kHz的單片降壓開(kāi)關(guān)穩壓器的工作電壓范圍為3.3V～60V連續輸入，可忍受高達80V的瞬態(tài)電壓，從而使其非常適合汽車(chē)應用。

　　在開(kāi)關(guān)穩壓器方面，TI也推出了帶降壓/升壓功能的TPIC74100-Q1器件。該器件允許用戶(hù)擴大輸入電壓范圍，甚至擴大至器件的輸出電壓以下。這個(gè)功能可在汽車(chē)低溫冷起動(dòng)工作期間(如起動(dòng)引擎時(shí))確保完全工作。該器件的其它特性包括低待機電流、高效率和高達45V的輸入電壓能力。除了開(kāi)關(guān)穩壓器，線(xiàn)性穩壓器也是TI的汽車(chē)器件產(chǎn)品線(xiàn)的一部分，其TLE4275-Q1線(xiàn)性穩壓器提供低靜態(tài)電流，可以幫助客戶(hù)節省即便汽車(chē)未行駛時(shí)也需要供電的應用中的電池電量消耗。

　　而為了驅動(dòng)降壓應用中的高亮度LED，CatalystSemiconductor公司開(kāi)發(fā)了一款可以取代線(xiàn)性穩壓器、且更簡(jiǎn)單更小巧的降壓轉換器。CAT4201采用T-SOT-23封裝，能以高達94%的效率驅動(dòng)高亮度的350mALED。CAT4201采用了Catalyst的開(kāi)關(guān)控制算法，這種算法據稱(chēng)可以降低系統復雜程度并提高效率。它可在高達24V電源電壓下，使用RSET控制電阻來(lái)將可供調節的LED電流預設為高達350mA，從而提供更好的感應器控制，并且無(wú)須使用專(zhuān)用散熱器。內置的負荷泵保護功能允許安全地處理40V的瞬態(tài)電壓，從而優(yōu)化了CAT4201在汽車(chē)指示燈和包括轉向信號燈、剎車(chē)燈和地圖閱讀燈在內的照明應用中的性能表現。

　　LED照明應用中的模擬IC

　　TI公司混合信號汽車(chē)產(chǎn)品部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理MarkGary表示，在汽車(chē)應用中，憑借在亮度、可靠性和設計靈活性方面的優(yōu)勢，LED正逐步取代白熾燈。目前，在汽車(chē)電子方面，TI提供了面向從動(dòng)力系統到剎車(chē)及至信息娛樂(lè )系統等一系列具體應用的解決方案。為從電源軌、剎車(chē)到音頻信息娛樂(lè )等應用提供解決方案的，由于亮度、可靠性和設計靈活性，。

　　Gary表示，“根據采用LED的應用領(lǐng)域的不同，TI的解決方案眾多，其中包括提供具有高效率、與電池電壓變化無(wú)關(guān)(如信息娛樂(lè )應用中的屏幕背光應用)的恒流方案，也包括分別通過(guò)串行接口采用不同顏色控制多個(gè)LED(如汽車(chē)儀表板或汽車(chē)溫度控制)的方案?！?/P>

　　總的來(lái)說(shuō)，TI在LED照明方面的主要器件包括TPS61042低功率DC/DC升壓轉換器和TLC59xx系列8位和16位恒流LED驅動(dòng)器。

　　此外，美國國家半導體也提供一系列的高亮度LED驅動(dòng)器。其LM3402據稱(chēng)可實(shí)現95%的效率，能驅動(dòng)高達525mA的電流。LM3402LED驅動(dòng)器存在兩個(gè)型號，能夠提供6V～42V或6V～75V的寬輸入電壓范圍。其帶受導通時(shí)間、能與外部電阻耦合的磁滯控制功能允許根據需要調整轉換器輸出電壓，從而為不同數量和類(lèi)型的串行和串/并連接LED陣列提供恒流驅動(dòng)。

　　這家模擬芯片制造商還面向汽車(chē)市場(chǎng)提供其LM4562/LME49860高保真音頻運算放大器，這些器件可充當線(xiàn)路驅動(dòng)器/接收器、有源濾波器、緩沖器或前置放大器。其中，34VLM4562實(shí)際上通過(guò)0.00003%的總諧波失真+噪聲(THD+N)消除了失真。34V和44V音頻運放可以提供出色音頻性能和信號調節所需的關(guān)鍵指標，如2.7nV/Hz的噪聲密度、60Hz的1/f噪聲轉角以及600Ω的輸出驅動(dòng)。

　　為了確保能夠驅動(dòng)最具挑戰性的負載而不進(jìn)行性能折衷，國半的運放提供20V/ms的斜率以及55MHz的增益帶寬。LME49860在