隨著汽車逐漸演變?yōu)楦叨葟?fù)雜的電子平臺，對可靠且高效的電源管理解決方案的需求愈發(fā)迫切。在保障現(xiàn)代汽車系統(tǒng)順暢運行的眾多組件中，低壓差穩(wěn)壓器(LDO)在汽車電子設(shè)計中的地位變得越來越核心。Nexperia的新型NEX90x30/15-Q100系列旨在為汽車傳感器和負載提供穩(wěn)定且精準(zhǔn)的供電。

將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的較低輸出電壓，且即使在負載變化的情況下仍能保持超低壓降，這一點對多種汽車系統(tǒng)而言至關(guān)重要。從安全關(guān)鍵的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)模塊到通信接口和信息娛樂單元，均需要精準(zhǔn)且無噪聲的電壓供應(yīng)。事實上，在雷達、攝像頭模塊和無線通信等對噪聲敏感的應(yīng)用中，潔凈的電源供應(yīng)更是必不可少。

如今的汽車本質(zhì)上是多個子系統(tǒng)同時運行的密集電氣環(huán)境。并且，隨著節(jié)點數(shù)量和系統(tǒng)復(fù)雜度的急劇增加，對電磁兼容性(EMC)和電源抑制比(PSRR)的要求也在不斷提高。Nexperia的線性和低壓差(LDO)穩(wěn)壓器IC，特別是NEX90x15/30-Q100系列，通過最大限度減少傳導(dǎo)和輻射發(fā)射，同時提供較高的PSRR，助力設(shè)計人員滿足不斷提升的系統(tǒng)要求。

高精度和超低靜態(tài)電流

車規(guī)級LDO能在寬溫度范圍工作，并承受電壓波動，同時符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)。芯片集成了包括低靜態(tài)電流、熱保護、短路保護和軟啟動等多種保護。

Nexperia的NEX90x15/30-Q100系列正是為滿足這些需求而設(shè)計的。該系列輸入電壓范圍為3 V至40 V，具備高達45 V的暫態(tài)過壓保護能力，可在冷啟動和啟停工況下持續(xù)工作。為簡化設(shè)計并減少系統(tǒng)物料清單(BOM)，目前提供3.3 V和5.0 V的固定輸出電壓版本，在全電壓和全負載范圍內(nèi)擁有±2%的輸出電壓精度，能確保后級電路在不同負載情況下的穩(wěn)定性，具體如下文所示。

△ 5 V電壓下不同負載的穩(wěn)定Vout

對于由主電池供電的LDO而言，由于其始終工作在線性狀態(tài)，因此對靜態(tài)電流要求較高。如下圖所示，NEX90x15/30-Q100系列在-40℃至125℃的全環(huán)境溫度范圍內(nèi)，輕載時的典型靜態(tài)電流為5.3 μA，關(guān)機模式下的典型關(guān)斷電流為300 nA。這使其成為對待機功耗有較高要求的汽車應(yīng)用的理想LDO選擇，例如為待機系統(tǒng)中的MCU以及CAN/LIN收發(fā)器供電，以節(jié)省電量并延長電池壽命。

調(diào)節(jié)和瞬態(tài)響應(yīng)

確保電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵在于LDO對線路調(diào)節(jié)、負載調(diào)節(jié)和瞬態(tài)響應(yīng)的管控能力。正因如此，Nexperia著重提升這方面的性能，在IOUT為10 mA、全輸入電壓范圍內(nèi)，最大線路調(diào)節(jié)率為10 mV；在VIN為13.5 V、全負載范圍內(nèi)，負載調(diào)節(jié)率表現(xiàn)良好，為±1.5%，提供行業(yè)領(lǐng)先的性能表現(xiàn)。

△ 線路瞬態(tài)響應(yīng)：VIN = 9 V至16 V，壓擺率 = 1 V/μs，VOUT = 5 V，IOUT = 100 mA，COUT = 10 μF

△ 負載瞬態(tài)響應(yīng)：VIN = 13.5 V，IOUT = 0 mA至300 mA，壓擺率 = 0.2 A/μs，VOUT = 5 V、COUT = 10 μF

幫助設(shè)計師簡化設(shè)計

輸出電流會受到輸入電壓、輸出電壓、溫度等多種因素的影響。因此，盡管NEX90x15/30-Q100器件的額定電流分別為150 mA和300 mA，Nexperia仍提供了不同室溫、典型工作電壓下的實際電流能力數(shù)據(jù)，以便工程師更好地確定工作余量。

壓差電壓決定了確保LDO能在線性模式下工作的輸入電壓與輸出電壓之間的最小差值。否則，LDO將進入壓差模式，此時輸出電壓無法按預(yù)期調(diào)節(jié)。工程師需關(guān)注這一點，尤其是在VIN與VOUT非常接近的應(yīng)用場景中。

輸出電容和ESR的穩(wěn)定區(qū)域基于大量試驗驗證，這使工程師能夠根據(jù)數(shù)據(jù)手冊中推薦的外部電容規(guī)格靈活選擇外圍元件。

除了具備在異常情況（過溫、過流和短路）下避免損壞的保護功能外，設(shè)計人員還可選擇可選的電源良好(PG)指示功能，這使得該芯片在實際應(yīng)用中更加靈活可靠。

展望未來

隨著軟件定義汽車和區(qū)域架構(gòu)日益普及，配電策略也將不斷發(fā)展。LDO穩(wěn)壓器將在本地電源調(diào)節(jié)中發(fā)揮更重要的作用，尤其是在必須避免或最大限度減少開關(guān)噪聲的場景。這一點在未來的自動駕駛汽車中至關(guān)重要——其中的數(shù)據(jù)處理單元必須在各種條件下穩(wěn)定運行，而LDO則能提供支持高性能計算所需的潔凈電源。Nexperia符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的NEX90x15/30-Q100系列是理想的LDO產(chǎn)品，能提供可靠高效的電源解決方案，且易于集成應(yīng)用。

作者簡介

Aaron Wang

Aaron于2023年12月加入Nexperia，他的職業(yè)生涯起步于應(yīng)用工程師，專注于降壓轉(zhuǎn)換器、電荷泵及低壓差穩(wěn)壓器(LDO)的研發(fā)。目前，他負責(zé)汽車LDO產(chǎn)品的技術(shù)支持工作。Aaron擁有華南理工大學(xué)電子工程碩士學(xué)位。

Nexperia (安世半導(dǎo)體)

Nexperia（安世半導(dǎo)體）總部位于荷蘭，是一家在歐洲擁有豐富悠久發(fā)展歷史的全球性半導(dǎo)體公司，目前在歐洲、亞洲和美國共有12,500多名員工。作為基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件開發(fā)和生產(chǎn)的領(lǐng)跑者，Nexperia（安世半導(dǎo)體）的器件被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、移動和消費等多個應(yīng)用領(lǐng)域，幾乎為世界上所有電子設(shè)計的基本功能提供支持。

Nexperia（安世半導(dǎo)體）為全球客戶提供服務(wù)，每年的產(chǎn)品出貨量超過1,000億件。這些產(chǎn)品在效率（如工藝、尺寸、功率及性能）方面成為行業(yè)基準(zhǔn)，獲得廣泛認(rèn)可。Nexperia（安世半導(dǎo)體）擁有豐富的IP產(chǎn)品組合和持續(xù)擴充的產(chǎn)品范圍，并獲得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，充分體現(xiàn)了公司對于創(chuàng)新、高效、可持續(xù)發(fā)展和滿足行業(yè)嚴(yán)苛要求的堅定承諾。

Nexperia：效率致勝。