不過，一個有極大增長的領域是基於 DVD/HDD 的導航係統。這類係統 1997 年推出，預計 2005 年全球銷量將超過 1300 萬(wan)台(tai)。就(jiu)任(ren)何(he)類(lei)型(xing)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)而(er)言(yan)，汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)都(dou)一(yi)直(zhi)是(shi)非(fei)常(chang)嚴(yan)酷(ku)的(de)，這(zhe)並(bing)不(bu)讓(rang)人(ren)感(gan)到(dao)意(yi)外(wai)。寬(kuan)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)要(yao)求(qiu)加(jia)上(shang)高(gao)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)和(he)大(da)的(de)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)給(gei)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)很(hen)大(da)的(de)難(nan)題(ti)。更(geng)嚴(yan)重(zhong)的(de)是(shi)
，性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)不(bu)斷(duan)增(zeng)高(gao)，而(er)且(qie)係(xi)統(tong)不(bu)同(tong)的(de)部(bu)分(fen)需(xu)要(yao)多(duo)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)。

　　

今天生產的大多數中高檔汽車都將基於 DVD 的GPS 導航係統作為標準設備提供。然而，設計一個處理這類係統中所有不同電壓軌的電源可能像為筆記本 PC 設計電源係統一樣複雜。一般的導航係統可能有 6 個或更多不同的電源，這包括 8V、5V、3.3V、2.5V、1.5V 和 1.2V 電源。8V 用於為旋轉光盤的 DVD 電動機供電，這通常需要高達 2A 的峰值電流。5V 和 3.3V 電源軌一般用於係統總線，通常需要分別提供 2A ~ 3A 的電流。存儲器和 I/O 都需要 2.5V 電源軌
，因此 1A ~ 2A 的電流足夠了。1.5V 和 1.2V 電源軌分別用於為 CPU 內核和 DSP 內核供電。這兩個軌的功率通常分別為 3W~5W。圖1顯示了具有內置導航係統的汽車內部情況。

　　

tongshi，suizhezhexiexitongzhongdezujianshuzengduo，keyongkongjianyeyuelaiyuexiaole。yinci，jiranrenheshijidesanrexitongdoutaida，wufaqingyirongnadaodianzixitongzhong，namezaikongjianxianzhihegongzuowendufanweizhexiexianjuetiaojianxia，zhuanhuanxiaolvjiubiandegengguanjianle。zaidishuchudianyaheshenzhigaoyujibaihaoandezhongdengdianliushi，jiandandiyongxianxingwenyaqichanshengzhexiexitongdianyabuzaiyoushijiyiyi。yinci，zaiguoqujinianzhong，zhuyaoyouyureliangxianzhi，開關穩壓器一直在不斷地取代線性穩壓器。開關的好處包括效率提高和占板麵積減小
，與額外的複雜性和 EMI 問題相比，還是利大於弊的。

 

 

考慮到這些限製因素，一個開關穩壓器用於汽車導航係統時，需要具有以下特點：

　　

● 寬輸入工作範圍

● 在寬負載範圍內的高效率

● 在正常工作、備用和停機時具有低靜態電流

● 低熱阻

● 噪聲和 EMI 輻射最低

● 負載突降抗毀性

　　

讓我們來更詳細地逐一考慮這些重要特性。

 

寬輸入工作範圍

　　

任何開關穩壓器都需要規定工作在 3V~60V的寬輸入電壓範圍，以確保滿足“冷車發動”和“負載突降”情況的要求。寬輸入電壓範圍還有一個附加的好處：允許這些汽車係統在14V或42V電壓上工作。而且
，60V額定值為14V係統提供了良好的裕度，這種係統通常箝位在36V~40V的範圍。

 

效率

　　

在大多數汽車係統中，寬負載範圍內的高效率電源轉換都是極其重要的。例如，在10mA ~ 2.5A的負載範圍內，5V輸出希望的電源轉換效率大約為 85%。在大電流時
，內部開關需要有良好的飽和度，一般在 3A 時為 0.1Ω。weiletigaoqingfuzaishidexiaolv，yaojiangdiqudongdianliuhuozherangqudongdianliuyufuzaidianliuchengzhengbi。neibukongzhidianluyekeyitongguopianzhiyinjiaogongdian

，erpianzhiyinjiaokeyiyoushuchugongdian。zheliyonglejiangyazhuanhuanqidedianyuanzhuanhuanxiaolv。shijishang
，zhegepianzhidianliushicongshuchuerbushishuruhuodede，zhejiuanzhaoshuchuyushurudianyabijiangdilekongzhidianlusuoxudeshurudianyuandianliu。liru
，yigezai3.3V時為100mA 的輸出電流在12V時僅需要平均 30mA 的輸入電流。這最大限度地降低了控製電路所需的輸入電流
，並提高了輕負載時的效率。

 

低靜態電流

　　

有很多汽車係統應用需要連續功率
，甚至在汽車停車後也是這樣。這些應用的一個關鍵要求是低靜態電流。在輸出電流降至低於大約 100mA 之(zhi)前(qian)，這(zhe)種(zhong)應(ying)用(yong)設(she)備(bei)會(hui)一(yi)直(zhi)以(yi)正(zheng)常(chang)的(de)連(lian)續(xu)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)工(gong)作(zuo)。低(di)於(yu)這(zhe)一(yi)電(dian)流(liu)值(zhi)以(yi)後(hou)，開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)必(bi)須(xu)進(jin)行(xing)脈(mai)衝(chong)跳(tiao)躍(yue)以(yi)維(wei)持(chi)穩(wen)定(ding)電(dian)壓(ya)。穩(wen)壓(ya)器(qi)在(zai)脈(mai)衝(chong)之(zhi)間(jian)可(ke)以(yi)進(jin)入(ru)休(xiu)眠(mian)模(mo)式(shi)
，在(zai)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)中(zhong)，隻(zhi)對(dui)部(bu)分(fen)內(nei)部(bu)電(dian)路(lu)供(gong)電(dian)。在(zai)輕(qing)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)時(shi)，開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)需(xu)要(yao)自(zi)動(dong)切(qie)換(huan)到(dao)突(tu)發(fa)模(mo)式(shi)工(gong)作(zuo)。就(jiu) 12V~3.3V 的轉換器而言，在這種模式中


，靜態電流應該降至低於100mA。內部基準和電源良好電路在休眠模式時將保持運行以監視輸出電壓。靜態電流在停機時應該低於1mA。

 

低熱阻

　　

理想情況下，節點至外殼的熱阻應該較低。如果器件的底麵是露銅的並焊接到PC板表麵，那麼PC板可將熱量從器件中傳導出去。現在常用具有內部電源平麵 的 4 層電路板可以實現40℃/W 範圍內的熱阻。對金屬外殼熱量有良好傳導作用的高環境溫度應用可實現的熱阻接近10℃/W的典型節點至外殼熱阻。這有助於擴大有用的工作溫度範圍。

 

噪聲與 EMI 輻射問題

　　

盡管開關穩壓器比線性穩壓器產生較大噪聲
，但是開關穩壓器的效率卻高得多。現在已經證明，在很多敏感應用中
，噪聲和 EMI 是(shi)可(ke)管(guan)理(li)的(de)，隻(zhi)要(yao)開(kai)關(guan)按(an)預(yu)期(qi)工(gong)作(zuo)就(jiu)行(xing)。如(ru)果(guo)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)模(mo)式(shi)時(shi)以(yi)恒(heng)定(ding)頻(pin)率(lv)開(kai)關(guan)，切(qie)換(huan)邊(bian)緣(yuan)是(shi)幹(gan)淨(jing)並(bing)可(ke)預(yu)測(ce)的(de)
，沒(mei)有(you)過(guo)衝(chong)或(huo)高(gao)頻(pin)振(zhen)鈴(ling)
，那(na)麼(me)就(jiu)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)限(xian)度(du)減(jian)小(xiao) EMI。小封裝尺寸和高工作頻率可以實現小且緊湊的布局，這也最大限度地減小了 EMI 輻射。此外，如果穩壓器可以采用低 ESR 陶瓷電容器
，那麼輸入和輸出電壓紋波都可以最大限度地減小，這種紋波是係統中噪聲的附加來源。

 

負載突降時不被損壞的能力

 

“負載突降”指的是在交流發電機給電池充電時電池電纜斷接的情形。圖2顯示了由負載突降引起的典型電流脈衝。這種突然斷接可能產生高達60V的瞬態電壓尖峰，因為交流發電機試圖給電池完全充電。交流發電機上的瞬態電壓抑製器通常把總線電壓“箝位”於36V和60V之間
，因而使得交流發電機的下遊器件主端DC/DC轉換器能夠承受 60V 的瞬態“尖峰”。由於希望這些轉換器以及由這些轉換器供電的子係統在瞬態事件發生期間和發生以後正常工作，所以DC/DC轉換器能夠處理這種高瞬態電壓是至關重要的。目前有各種可在外部實施的“保護”電路（通常是瞬態電壓抑製器）
，但是這些電路增加了成本並需要占用寶貴的電路板空間。淩特公司的高壓開關穩壓器都能承受高達60V的瞬態電壓
，同時在不對係統性能或可靠性造成影響的前提下維持輸出穩定。一般情況下，這些穩壓器都是降壓型或降壓-升壓型轉換器
，可經受由充電/電池係統中斷引起的汽車電池和交流發電機的電壓置換。

 

 

● 負載突降瞬態是由正在充電的電池意外斷接引起的電壓尖峰。

● 負載突降瞬態規格為 36V ~ 60V，但是取決於具體使用的是哪一代電源以及所用的控製方法。

● 如果不加抑製，負載突降瞬態可能損壞電源總線上的很多電子元件。

　　

具有內在高壓瞬態和高效率要求的汽車子係統對電源設計提出了越來越高的要求。這些電源必須在非常緊湊的占板麵積上提供大功率
、高效率和低噪聲，而且必須在寬輸入電壓範圍內維持高效率。有些 DC/DC 轉(zhuan)換(huan)器(qi)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)在(zai)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)時(shi)可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)上(shang)述(shu)部(bu)分(fen)要(yao)求(qiu)
，但(dan)是(shi)它(ta)們(men)在(zai)低(di)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)時(shi)無(wu)法(fa)保(bao)持(chi)高(gao)效(xiao)率(lv)。很(hen)多(duo)這(zhe)類(lei)轉(zhuan)換(huan)器(qi)都(dou)有(you)頻(pin)率(lv)補(bu)償(chang)電(dian)路(lu)，需(xu)要(yao)笨(ben)重(zhong)的(de)輸(shu)入(ru)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)，這(zhe)不(bu)僅(jin)增(zeng)大(da)了(le)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)總(zong)體(ti)尺(chi)寸(cun)，而(er)且(qie)還(hai)導(dao)致(zhi)高(gao)輸(shu)出(chu)紋(wen)波(bo)電(dian)壓(ya)。

　　

淩特公司最近推出的DC/DC轉換器LT3434解決了上述汽車導航應用的很多關鍵問題，它屬於一個不斷擴大的 60V單片降壓型開關穩壓器係列。LT3434工作在3.3V~60V的寬輸入電壓範圍
，參見圖 3。它在負載電流高達2.5A 時仍具有高效率。在所有電壓、負載和溫度條件下，其基準準確度均為±2%。

 

 

由於具有能以突發模式（BurstMode）工作的特點，就 12V~3.3V應用而言
，其靜態電流低於 100uA。該器件采用小型扁平 TSSOP 封(feng)裝(zhuang)，具(ju)有(you)非(fei)常(chang)低(di)的(de)熱(re)阻(zu)
，允(yun)許(xu)設(she)計(ji)占(zhan)板(ban)麵(mian)積(ji)小(xiao)的(de)方(fang)案(an)。最(zui)後(hou)，它(ta)采(cai)用(yong)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)拓(tuo)撲(pu)以(yi)獲(huo)得(de)良(liang)好(hao)的(de)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)和(he)容(rong)易(yi)實(shi)現(xian)補(bu)償(chang)，以(yi)及(ji)用(yong)獲(huo)得(de)專(zhuan)利(li)的(de)電(dian)路(lu)在(zai)所(suo)有(you)占(zhan)空(kong)比(bi)條(tiao)件(jian)下(xia)保(bao)持(chi)恒(heng)定(ding)峰(feng)值(zhi)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)。開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)是(shi)恒(heng)定(ding)的(de) 200kHz
，而且該器件也可以與更高的頻率同步。它在汽車溫度範圍內提供嚴格穩定的電壓，並具有電源良好/複位
、軟啟動和 UVLO 功能。該集成電路可為汽車降壓型應用組成電流高達 2.5A 和堅固、高效且占板麵積小的解決方案。

 

結論

　　

盡管汽車導航係統設計非常複雜
，而且要求高性能模擬DC/DC轉換器，但是無需驚慌。像淩特公司這樣的供應商正在推出一批“新潮”穩壓器
，這些穩壓器兼有大量關鍵功能，使電源設計對係統工程師來說不再那麼傷腦筋了。

 

 

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