解決問(wèn)題的幾種途徑 - 工程師不可或缺的先進(jìn)電源管理IC

　　解決問(wèn)題的幾種途徑

　　設(shè)計(jì)者必須通過(guò)多種方法來(lái)提供不同的電源，音響單元必須使集中在這里地部件正常工作。最直接的方式是采用多個(gè)汽車兼容線性和開關(guān)式DC-DC調(diào)節(jié)器，每種直流電源一個(gè)。

　　盡管這種方法可行，但選擇適合每個(gè)電壓的線性或開關(guān)調(diào)節(jié)器IC需要技巧，確保其滿足要求，然后將全套調(diào)節(jié)器封裝在音響單元的電路板空間范圍之內(nèi)。根據(jù)開關(guān)調(diào)節(jié)器使用的頻率，可能存在嚴(yán)重的EMI及混頻（外差）干擾，產(chǎn)生不可知的性能問(wèn)題。

　　較好的方法是采用高度集成的電源管理IC （PMIC），例如Maxim MAX16993或MAX16930，這些IC提供多個(gè)直流電源，專門針對(duì)汽車環(huán)境而設(shè)計(jì)。

　　· MAX16993 （圖4）是一款多路DC-DC調(diào)節(jié)器，以單片、小型封裝提供三路輸出。器件包括一路直接從汽車電池供電的高壓降壓控制器（OUT1），以及從OUT1級(jí)聯(lián)輸出的兩路低壓降壓控制器（OUT2/OUT3），每路可提供高達(dá)3A輸出電流并帶有集成FET。低壓輸出范圍為0.8V至3.95V，可以是固定電壓輸出或通過(guò)電阻分壓器調(diào)節(jié)輸出電壓。

　　圖4. Maxim MAX16993 DC-DC降壓電源控制器提供一路高壓輸出和兩路低壓輸出，針對(duì)汽車環(huán)境特別優(yōu)化性能和功能。

　　• MAX16930 （圖5）也提供三路輸出：兩路直接從汽車電池供電的高壓降壓控制器，以及前端的預(yù)升壓控制器，以確保系統(tǒng)在冷啟動(dòng)事件期間正常工作。這些輸出可在1V至10V范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。當(dāng)汽車電池下降至用戶選定的電平以下時(shí)，使能預(yù)升壓控制器，能夠保證系統(tǒng)在低至2V的電池電壓下正常工作。

　　圖5. MAX16930也提供三路輸出，包括用于一個(gè)調(diào)節(jié)器的預(yù)升壓，以確保系統(tǒng)在冷啟動(dòng)事件期間正常工作，此時(shí)電源電壓可能下降至低至2V。

　　這些IC的高壓輸入控制器可直接由高達(dá)36V的電池電壓直接供電，可承受高達(dá)42V的拋負(fù)載瞬態(tài)?？蛰d條件下，MAX16930的靜態(tài)電流僅為20μA，MAX16993僅為30μA，使其非常適合“休眠”汽車模式。兩個(gè)高壓控制器設(shè)計(jì)采用2MHz開關(guān)頻率，以避免AM波段EMI問(wèn)題，將外部元件尺寸降至最小。如果需要，開關(guān)頻率可設(shè)置為低至200kHz。

　　為解決關(guān)鍵的EMI問(wèn)題，MAX16930和MAX16993均提供用戶可選的擴(kuò)譜功能，大幅改善峰值EMI。器件通過(guò)在較寬頻帶中分散雜散能量，同時(shí)將整個(gè)頻帶中的幅值降低。此外，這些器件的設(shè)計(jì)特意減慢了開關(guān)頻率的上升/下降速率，大幅減小產(chǎn)生的EMI，雖然效率略有降低。強(qiáng)制的EMI要求比效率要求更難以滿足，所以這種平衡實(shí)現(xiàn)了兩種相互沖突要求之間的可接受折中。

　　為滿足用戶的電路板安裝需求，器件提供兩種封裝：TQFN-EP和側(cè)面防潮的QFNDEP封裝。MAX16930封裝尺寸為6mm × 6mm，MAX16993封裝尺寸為5mm × 5mm。器件具有過(guò)熱和短路保護(hù)，工作在-40°C至+125°C溫度范圍。得益于具有低靜態(tài)電流（IQ）的高壓、高頻半導(dǎo)體工藝，Maxim采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)和改良拓?fù)?，?shí)現(xiàn)以上總體性能。

　　相對(duì)于利用分立式調(diào)節(jié)器IC堆積而成的“零碎”方案，這些IC具有優(yōu)異的性價(jià)比。這些IC將設(shè)計(jì)者的困難降至最低，使其能夠滿足電子無(wú)線音響單元中汽車電源面臨的困難并且越來(lái)越嚴(yán)格的效率、可靠性及EMI要求（另一種所謂的負(fù)載點(diǎn)（PoL）方法看起來(lái)好像是一種可行的方案，但其總體性能及系統(tǒng)可靠性方面存在嚴(yán)重缺陷）。高度集成器件有效地解決了問(wèn)題，同時(shí)最大程度降低設(shè)計(jì)困難和折中妥協(xié)。

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)7月《汽車電子特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！