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平衡高壓汽車電源應(yīng)用的電源需求

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:Maxim ? 作者: Christine Young ? 2022-05-24 09:35 ? 次閱讀
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當(dāng)今車內(nèi)類似智能手機(jī)的體驗(yàn)是以計(jì)算能力為代價(jià)的。從永遠(yuǎn)在線的數(shù)字儀表組到信息娛樂中心和融合電子控制單元 (ECU),這些應(yīng)用依賴于復(fù)雜的算法和計(jì)算,需要處理器提供高水平的計(jì)算能力。最近,一個(gè)典型的汽車片上系統(tǒng) (SoC) 消耗 20W 的功率?,F(xiàn)在,您需要準(zhǔn)備好支持來自多個(gè)芯片的數(shù)百瓦功率。這意味著管理他們的電源需要一個(gè)微妙的平衡,以滿足低功耗、高效率和電磁干擾 (EMI) 緩解等需求。

這里有兩個(gè)關(guān)鍵考慮因素:

您需要能夠驅(qū)動(dòng)更高功率的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET),這些晶體管在數(shù)字 IC 內(nèi)部提供電源開關(guān),為這些應(yīng)用提供計(jì)算能力

您還必須管理功耗、效率、EMI 和解決方案尺寸等參數(shù),以產(chǎn)生所需的性能

汽車電源管理 IC (PMIC) 需要更高的柵極驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)電壓縮放和卓越的瞬態(tài)性能,以優(yōu)化 SoC 的性能。對(duì)于降壓控制器,這就需要強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器來驅(qū)動(dòng)大功率 MOSFET 柵極的輸入。對(duì)于功率元件來說,高效率也很重要。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一種方法是選擇具有低靜態(tài)電流的電源組件,因?yàn)閷⑦@種待機(jī)電流保持在最低限度以用于始終開啟的部件可以降低整體功耗。良好的熱性能、最小的功率損耗和較低的工作溫度是評(píng)估這些高壓應(yīng)用部件時(shí)要尋找的其他特性。

鑒于車輛的惡劣電氣環(huán)境,EMI 緩解始終很重要。汽車 OEM 有責(zé)任確保其車輛中的電子子系統(tǒng)不會(huì)發(fā)出過多的 EMI,并且這些系統(tǒng)不會(huì)受到來自其他子系統(tǒng)的噪聲的過度影響。解決 EMI 的技術(shù)有很多種,但很多都需要權(quán)衡取舍。例如,使用具有更大電容的組件可以抑制負(fù)載瞬變引起的電壓紋波;然而,具有更大電容的汽車級(jí)組件價(jià)格昂貴。另一種策略是使用金屬外殼屏蔽子系統(tǒng)免受輻射,但這種方法增加了設(shè)計(jì)的成本和重量。

通常,用于高壓汽車應(yīng)用的 PMIC 連接到車輛的鉛酸電池上。該電池在 9V 至 16V 范圍內(nèi)工作,但具有可能導(dǎo)致其電壓低至 4V 和高達(dá) 40V 的瞬態(tài)條件。因此,PMIC 應(yīng)該能夠在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)處理高輸入電壓以及負(fù)載突降事件。轉(zhuǎn)換器非常適用于需要小于 6A 至 8A 電流的電源,而控制器則適用于 10A 或更高的應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兙哂型獠?FET。與具有集成 FETS 的轉(zhuǎn)換器相比,外部 FET 具有低得多的 R DS(ON),從而實(shí)現(xiàn)更高的效率和更好的散熱。

今天的轉(zhuǎn)換器受到封裝內(nèi)成本、效率和散熱的限制。通常,控制器具有更大的解決方案尺寸,而外部 FET 也使解決 EMI 更具挑戰(zhàn)性。Maxim通過新的高壓降壓轉(zhuǎn)換器和高壓多相控制器擴(kuò)展了其汽車 PMIC 產(chǎn)品組合,克服了本文討論的關(guān)鍵電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。降壓轉(zhuǎn)換器可以在具有更簡(jiǎn)單、功能更弱的處理器的應(yīng)用中管理直流電源,而降壓控制器非常適合具有更強(qiáng)大處理器的應(yīng)用。新的白皮書《應(yīng)對(duì)高壓汽車電源應(yīng)用的挑戰(zhàn)》,”討論了 MAX20004/6/8 同步降壓轉(zhuǎn)換器、MAX20034 雙同步降壓控制器和 MAX20098 同步降壓控制器如何解決高壓汽車應(yīng)用的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

審核編輯:郭婷

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