汽車信息娛樂系統(tǒng)中多輸出電源IC的應用分析

汽車應用的電子系統(tǒng)設計是頗具挑戰(zhàn)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。汽車應用的許多場合中都有著嚴格的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。有些滿足起來簡單明了，比如要求DC-DC開關穩(wěn)壓器工作在一個位于AM無線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轉換器的開關節(jié)點轉換所引起的輻射發(fā)射。
　　隨著開發(fā)工作的推進，“特征蠕動”（即產品規(guī)格的變更，例如輸入和輸出電壓，以及輸出電流等參數(shù)）會對IC及相關分立組件的選擇產生嚴重的不良影響。在最好的情況下，當某項系統(tǒng)規(guī)格在電路板布局排定之后發(fā)生變更時，也許通過置換可調輸出轉換器上的幾個電阻就能對某個電壓進行微調。而在最糟糕的情況下，或許需要用引出腳不兼容的IC換掉多個現(xiàn)用的IC，因為新的輸出電流水平要求超過了這些現(xiàn)用IC的開關電流額定值。由于必需進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度延誤。為此，需要采用一種高度專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(tǒng)的所有性能優(yōu)勢皆可實現(xiàn)，并為不可避免的電源模塊系統(tǒng)變更提供靈活性。
　　一種簡單的解決方案
　　過去，很多既有多輸出PMIC不具備應對這類新式系統(tǒng)所必需的靈活性。滿足上述汽車電源管理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關穩(wěn)壓器和低壓功能。設計師所需要的是一個多通道、可配置DC/DC轉換器。
　　靈活的八通道降壓型穩(wěn)壓器
　　LTC3375是一款高度集成的通用電源管理解決方案，適用于需要多個低壓電源的系統(tǒng)。該器件具備8個獨立的1A通道，提供I2C控制、靈活的排序和故障監(jiān)視，采用緊湊的QFN封裝。同時，它還含有8個內部補償、高效率同步降壓型穩(wěn)壓器和一個始終保持接通的高壓線性控制器。每個降壓型穩(wěn)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狗定時器提供靈活可靠的加電排序和系統(tǒng)監(jiān)視。LTC3375具備可編程和可同步1MHz至3MHz振蕩器，缺省開關頻率為2MHz.所有DC/DC斷開時，靜態(tài)電流僅為11μA，從而在始終保持接通系統(tǒng)中節(jié)省了功率。該器件適用于多種多通道應用，包括工業(yè)、汽車和通信系統(tǒng)。
　　LTC3375的8個降壓型轉換器可以單獨使用，也可以并聯(lián)連接，以用單個共享電感器實現(xiàn)每輸出高達4A的較大輸出電流。因為可以并聯(lián)的相鄰穩(wěn)壓器多達4個，所以可以有15種不同的輸出配置。這些穩(wěn)壓器有兩種工作模式：突發(fā)模式（Burst Mode）在加電缺省時工作，可在輕負載時提供較高效率；強制連續(xù)PWM模式可在輕負載時實現(xiàn)較低噪聲。
　　I2C接口可用來選擇工作模式、相位、反饋調節(jié)電壓和開關轉換率。這些降壓型穩(wěn)壓器提供正向和反向電流限制、在啟動時用軟啟動限制浪涌電流、提供短路保護以及轉換率控制以實現(xiàn)較低的輻射EMI.其他特點包括指示內部芯片溫度的芯片溫度監(jiān)視器輸出（可通過I2C讀取）和芯片溫度（DT）報警功能，當芯片溫度達到其設定報警門限時，該功能向用戶發(fā)出警報，因此允許系統(tǒng)采取糾正行動。LTC3375有高溫（H級）版本，其額定結溫范圍為-40℃至+150℃，很容易滿足汽車的高溫運行要求。
　　
　　圖1：LTC3375 4A/3A/1A三輸出配置簡化方框圖