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!
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