平衡高壓汽車電源應(yīng)用的電源需求

當(dāng)今車內(nèi)類似智能手機(jī)的體驗(yàn)是以計算能力為代價的。從永遠(yuǎn)在線的數(shù)字儀表組到信息娛樂中心和融合電子控制單元 （ECU），這些應(yīng)用依賴于復(fù)雜的算法和計算，需要處理器提供高水平的計算能力。最近，一個典型的汽車片上系統(tǒng) （SoC） 消耗 20W 的功率?，F(xiàn)在，您需要準(zhǔn)備好支持來自多個芯片的數(shù)百瓦功率。這意味著管理他們的電源需要一個微妙的平衡，以滿足低功耗、高效率和電磁干擾 （EMI） 緩解等需求。

這里有兩個關(guān)鍵考慮因素：

您需要能夠驅(qū)動更高功率的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 （MOSFET），這些晶體管在數(shù)字 IC 內(nèi)部提供電源開關(guān)，為這些應(yīng)用提供計算能力

您還必須管理功耗、效率、EMI 和解決方案尺寸等參數(shù)，以產(chǎn)生所需的性能

汽車電源管理 IC （PMIC） 需要更高的柵極驅(qū)動、動態(tài)電壓縮放和卓越的瞬態(tài)性能，以優(yōu)化 SoC 的性能。對于降壓控制器，這就需要強(qiáng)大的柵極驅(qū)動器來驅(qū)動大功率 MOSFET 柵極的輸入。對于功率元件來說，高效率也很重要。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是選擇具有低靜態(tài)電流的電源組件，因?yàn)閷⑦@種待機(jī)電流保持在最低限度以用于始終開啟的部件可以降低整體功耗。良好的熱性能、最小的功率損耗和較低的工作溫度是評估這些高壓應(yīng)用部件時要尋找的其他特性。

鑒于車輛的惡劣電氣環(huán)境，EMI 緩解始終很重要。汽車 OEM 有責(zé)任確保其車輛中的電子子系統(tǒng)不會發(fā)出過多的 EMI，并且這些系統(tǒng)不會受到來自其他子系統(tǒng)的噪聲的過度影響。解決 EMI 的技術(shù)有很多種，但很多都需要權(quán)衡取舍。例如，使用具有更大電容的組件可以抑制負(fù)載瞬變引起的電壓紋波；然而，具有更大電容的汽車級組件價格昂貴。另一種策略是使用金屬外殼屏蔽子系統(tǒng)免受輻射，但這種方法增加了設(shè)計的成本和重量。

通常，用于高壓汽車應(yīng)用的 PMIC 連接到車輛的鉛酸電池上。該電池在 9V 至 16V 范圍內(nèi)工作，但具有可能導(dǎo)致其電壓低至 4V 和高達(dá) 40V 的瞬態(tài)條件。因此，PMIC 應(yīng)該能夠在車輛的整個生命周期內(nèi)處理高輸入電壓以及負(fù)載突降事件。轉(zhuǎn)換器非常適用于需要小于 6A 至 8A 電流的電源，而控制器則適用于 10A 或更高的應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兙哂型獠?FET。與具有集成 FETS 的轉(zhuǎn)換器相比，外部 FET 具有低得多的 R DS（ON），從而實(shí)現(xiàn)更高的效率和更好的散熱。

今天的轉(zhuǎn)換器受到封裝內(nèi)成本、效率和散熱的限制。通常，控制器具有更大的解決方案尺寸，而外部 FET 也使解決 EMI 更具挑戰(zhàn)性。Maxim通過新的高壓降壓轉(zhuǎn)換器和高壓多相控制器擴(kuò)展了其汽車 PMIC 產(chǎn)品組合，克服了本文討論的關(guān)鍵電源設(shè)計挑戰(zhàn)。降壓轉(zhuǎn)換器可以在具有更簡單、功能更弱的處理器的應(yīng)用中管理直流電源，而降壓控制器非常適合具有更強(qiáng)大處理器的應(yīng)用。新的白皮書《應(yīng)對高壓汽車電源應(yīng)用的挑戰(zhàn)》，”討論了 MAX20004/6/8 同步降壓轉(zhuǎn)換器、MAX20034 雙同步降壓控制器和 MAX20098 同步降壓控制器如何解決高壓汽車應(yīng)用的設(shè)計挑戰(zhàn)。

審核編輯：郭婷