時(shí)至今日，汽車(chē)中使用的電子元件數量越來(lái)越多，而這一趨勢還會(huì )繼續下去，這就給為系統供電的電源轉換帶來(lái)了更多的設計挑戰。這些復雜的系統需要在可靠和緊湊的布局中實(shí)現多個(gè)電壓軌；不同器件又有不同的需求，所有器件都需要占板面積更小、能效盡可能高。作為應用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能、高能效硅方案供應商，安森美半導體提供各種針對汽車(chē)信息娛樂(lè )系統應用的電源方案，可以幫助系統設計師應對挑戰。

汽車(chē)信息娛樂(lè )系統電源需求分析

汽車(chē)上所應用的電子系統越來(lái)越復雜，且在逐年增加。汽車(chē)信息娛樂(lè )系統是其中之一。這類(lèi)系統過(guò)去往往只用于“高檔”豪華型汽車(chē)，但是現在卻正出現在更多“主流”汽車(chē)中，這加快了為其供電的電源集成電路市場(chǎng)增長(cháng)。信息娛樂(lè )系統至少包括導航系統、AM/FM收音機和CD播放器，目前越來(lái)越多的系統增加了具有多個(gè)輸出的DVD播放器、衛星無(wú)線(xiàn)電設備。這些系統的復雜性越來(lái)越高，對電源的要求也在提高。

例如，汽車(chē)信息娛樂(lè )系統電源既要求低電流——為微控制器(MCU)及傳感器供電(5 V、3.3 V，電流10～100 mA)，也需要大電流——為高性能處理器(DSP)及USB供電(5 V、3.3 V、1.2 V，電流0～3 A)；而LED背光需要電壓12 V、電流低于1 A供電，其它設備(天線(xiàn)、風(fēng)扇、電機、VFD顯示屏驅動(dòng)等)還有其它電壓要求。因此，除了多種輸出電壓，還有更多要求，對于常開(kāi)電源還需要低待機功耗；需要提供更高功率、更大電流；低功耗、高效率、高集成度；對電源電磁兼容性(EMS)的要求也比較高。

安森美半導體信息娛樂(lè )系統電源方案

安森美半導體提供各種應用于信息娛樂(lè )系統電源的產(chǎn)品，概括起來(lái)主要有以下幾類(lèi)。一類(lèi)是線(xiàn)性穩壓器(LDO)，用于電池及后級穩壓，具有標準/低靜態(tài)電流、高電源抑制比(PSRR)/超低靜態(tài)電流，以及跟蹤器和電流檢測功能；第二類(lèi)是豐富的開(kāi)關(guān)電源(SMPS)產(chǎn)品，用于降壓及升壓控制器/穩壓器，采用同步/非同步拓撲結構，提供高頻、低靜態(tài)電流和電池及后級穩壓；第三類(lèi)是電源管理單元(PMU)，以更高集成度優(yōu)化了尺寸/性能。這些產(chǎn)品都符合下一代尺寸及能效要求。

安森美半導體信息娛樂(lè )系統電源用LDO中的NCV42xx和NCV85xx是標準靜態(tài)電流Iq＞60 μA的器件，前者與英飛凌TLE42xx管腳兼容，后者功能豐富，與主流廠(chǎng)商英飛凌/意法半導體/美國國家半導體的相應產(chǎn)品管腳兼容；NCV86xx與標準靜態(tài)電流LDO管腳兼容，靜態(tài)電流極低，可達33 μA＜ Iq ＜ 50 μA；NCV87xx具有超低靜態(tài)電流Iq ＜ 33 μA，與極低靜態(tài)電流LDO管腳兼容。

在信息娛樂(lè )系統電源用開(kāi)關(guān)電源方面，安森美半導體提供降壓SMPS，如集成開(kāi)關(guān)的轉換器NCV8901/02系列、高性能控制器NCV8851等，以及低成本的NCV3020、LV5749NV等；升壓SMPS控制器有高性能的NCV8871等和適合低成本應用的NCV3063等。

在電源管理單元方面，安森美半導體的NCV8855集成了同步降壓控制器、2.5A集成開(kāi)關(guān)、2路LDO控制器、2 A高邊開(kāi)關(guān)等特性；NCV8612是集成了3路LDO輸出的器件，可自動(dòng)切換(ASO)，超低靜態(tài)電流(Iq) ＜ 50 μA有助于降低功耗；NCV8881是1.5 A集成開(kāi)關(guān)的降壓轉換器(8.5 V/40 mA、5.0 V/100 mA)，具有ROSC及SYNC和看門(mén)狗功能，頻率高達600 kHz。

安森美半導體信息娛樂(lè )系統電源設計方案比較

汽車(chē)信息娛樂(lè )系統的電源規格如下所示。要符合這些規格，可以選擇不同的設計方案，如采用PMU方案、開(kāi)關(guān)電源方案或可實(shí)現升降壓功能的SEPIC方案等。

表1：汽車(chē)信息娛樂(lè )系統電源規格

1)PMU方案

PMU方案是集成度最高的信息娛樂(lè )系統電源方案。此方案結合使用安森美半導體的NCV8855 PMU以及NCV8664和NCV47700等器件。

圖1：基于高集成度PMU的汽車(chē)信息娛樂(lè )系統電源方案

NCV8855集成有四路電源及一路高邊開(kāi)關(guān)，包含同步BUCK控制器、集成開(kāi)關(guān)的2.5A非同步BUCK轉換器及兩路LDO控制器。其特性包括多路輸出、兩路開(kāi)關(guān)電源錯相工作、內部集成軟起/診斷等功能，采用40管腳QFN封裝。它的優(yōu)勢在于，實(shí)現高集成度和高效率，有較好的電源抑制比及低EMI，較少的外部元器件，采用高散熱能力的小尺寸封裝，適用于車(chē)載娛樂(lè )系統及儀表盤(pán)應用，圖2是其應用電路。

圖2：NCV8855應用電路

NCV8664是一款具有150mA輸出能力的極低靜態(tài)電流(5.0 V、3.3 V)LDO�？梢栽�-40℃到85℃的環(huán)境溫度下工作，能夠滿(mǎn)足車(chē)廠(chǎng)對靜態(tài)電流的現有要求，用來(lái)為最新的微處理器供電。在全溫度范圍內，其靜態(tài)電流最大不超過(guò)30uA，與標準靜態(tài)電流產(chǎn)品NCV4264管腳兼容，方便替換，適合車(chē)身電子、剎車(chē)系統、車(chē)載娛樂(lè )系統、安全氣囊等應用，應用電路如圖3所示。

圖3：NCV8664應用電路

NCV47700/01是天線(xiàn)(電流感測)LDO/HSS(高邊開(kāi)關(guān))。NCV47700的輸出電壓精度為；NCV47701為±3 %，限流精度為±10 %；具有可調節輸出電壓(5至20 V)、使能功能(Enable)、過(guò)熱保護(TSD)、可以配置為L(cháng)DO或高邊開(kāi)關(guān)等功能。限流值設定(CSO)Vcso = Iout * (Rcso/100)，Ilim = 100 *(2.55/Rcso)。

2) 開(kāi)關(guān)電源(DC-DC)方案

這是一款能效最高的方案，結合采用多款DC-DC開(kāi)關(guān)電源方案及NCV8664和NCV47700等器件。

圖4：基于開(kāi)關(guān)電源的汽車(chē)系統娛樂(lè )系統電源方案

其中，NCV8851是一款同步降壓控制器。兩路驅動(dòng)輸出分別用來(lái)驅動(dòng)上下管，可用于4 A以上的大電流應用。它采用平均電流控制模式，可在整個(gè)輸入電壓及負載范圍內得到更快的響應及更高的輸出調整率。該器件的頻率從170kHz到500kHz可編程，輸入電壓范圍為4.5到40V，可由外部時(shí)鐘同步頻率，最高可達600kHz；在睡眠模式下，消耗電流小于1uA。NCV8851應用靈活，易于實(shí)現EMI設計，設計簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應好，適合車(chē)載娛樂(lè )系統、功率放大器電源、剎車(chē)系統等。圖5是其應用電路。

圖5：NCV8851應用電路

NCP3122是一顆雙路輸出集成開(kāi)關(guān)的非同步BUCK轉換器，每路輸出高達2A；頻率從200kHz到2MHz可調。該器件輸入電壓范圍4.5V到15V；內部集成MOS，效率高；工作頻率可調。由于效率高、外圍器件少，可減少體積和成本，主要用在低壓的應用，如后裝市場(chǎng)的車(chē)載娛樂(lè )系統。圖6是其應用電路。

圖6：NCP3122應用電路

NCV8901和8902系列是高頻的集成開(kāi)關(guān)的非同步BUCK轉換器。NCV8901輸出電流為1.2A，NCV8902為2A。該器件工作頻率為2 MHz，輸入電壓范圍4.5 V 至36 V，可耐受40 V拋負載電壓(890x3x為45 V版本)，芯片工作結溫為-40℃至150℃。這些器件頻率高，體積小，輸出精度高，可在車(chē)身電子、車(chē)載娛樂(lè )系統等應用中使用。應用電路見(jiàn)圖7。

圖7：NCV8901和8902系列應用電路

3)基于支持一鍵啟動(dòng)/停止的SEPIC方案的汽車(chē)信息娛樂(lè )系統電源方案