TI的新型LM53635-Q1穩壓器不僅僅是一個(gè)轉換器，它還是采用對惡劣環(huán)境敏感的先進(jìn)處理器和傳感器將變速箱、引擎和制動(dòng)等汽車(chē)電動(dòng)機械系統嘈雜、惡劣環(huán)境與高度復雜的電子控制單元（ECU）連接起來(lái)的電源調節電路。前端電源還需要管理雙電池和負載突降等故障和用戶(hù)情況。本文將說(shuō)明在設計汽車(chē)電源時(shí)需考慮哪些問(wèn)題，以及為了更好地管理挑戰需要為設計添加哪些功能。本文還將介紹TI的新產(chǎn)品36V、2.1MHz同步降壓穩壓器。

 

一輛現代汽車(chē)上有許多節約燃油的功能；其中一項功能就是啟停操作。當汽車(chē)排隊等候或者等紅綠燈時(shí)，汽車(chē)停下會(huì )激活啟停功能，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機以節約燃油。另一種稱(chēng)為冷啟動(dòng)的情況會(huì )對系統造成相似的電子負載。發(fā)動(dòng)機的啟動(dòng)會(huì )對系統產(chǎn)生很大的負載，引起電池電壓的下降。

 

在啟?；蚶鋯?dòng)的情況下，電壓會(huì )突然大幅下降，使降壓轉換器失去作用。在一些情況下，或許要在電路中使用升壓轉換器來(lái)支持系統。如果設計的電源支持電壓突然降低，就可以節省升壓的支出，以及與增加的元件相關(guān)的成本、空間和功耗。

 

接近100%的占空比、非工作時(shí)間非常短和低導通電阻高端場(chǎng)效應晶體管(FET)電阻的組合使得LM53635-Q1（見(jiàn)圖1）能夠在滿(mǎn)負載和全工作溫度范圍條件下支持電壓降至0.6V以下，同時(shí)為下游電源保持穩壓功能，而不增加設計的復雜程度。

 

圖1：LM53635-Q1電壓降

 

由于汽車(chē)中使用的線(xiàn)束日益復雜、系統中的ECU節點(diǎn)數量不斷增加等原因，提供低電磁干擾（EMI）的電源變得更加重要。每一個(gè)線(xiàn)束和ECU都會(huì )產(chǎn)生在汽車(chē)周?chē)鷤鞑サ脑肼?，影響其他應用?？紤]到安全應用數量不斷增加，低電磁干擾功能也備受期待。TI在設計LM53635-Q1時(shí)采用了幾項技術(shù)來(lái)降低電磁干擾。

 

一項技術(shù)是根據LM53635-Q1調節和過(guò)濾使用的被動(dòng)元件的最佳位置進(jìn)行設計封裝布局。如圖2所示，使用的引腳使得高頻輸入電容（在開(kāi)關(guān)節點(diǎn)兩側接地）呈對稱(chēng)分布，GND與開(kāi)關(guān)之間產(chǎn)生的電感降低，從而去除噪聲。

 

圖2：高頻CIN電容位置

 

另外，以特定的方式進(jìn)行封裝，能夠去除封裝內部的寄生回路電感和電容，降低開(kāi)關(guān)節點(diǎn)振鈴噪聲，開(kāi)關(guān)節點(diǎn)振鈴是產(chǎn)生噪聲的主要原因（見(jiàn)圖3）。如果能在源頭上降低噪聲，則無(wú)需解決增加元件引起的問(wèn)題。

 

圖3：LM53635-Q1的開(kāi)關(guān)節點(diǎn)

 

降低系統噪聲的另一項技術(shù)是展頻，展頻能夠調節中心開(kāi)關(guān)頻率（此案例中為2.1MHz），抑制諧波和子諧波。展頻，正如其名稱(chēng)所示，對降低整體噪峰非常有效，但不會(huì )影響噪底。但是，因為展頻能夠處理高頻諧波，有助于滿(mǎn)足通常非常嚴格的原始設備制造商（OEM）的電磁干擾標準，使印刷電路板設計更簡(jiǎn)單，降低濾波元件的尺寸和成本。

 

圖4為30MHz至108MHz頻帶的LM53635-Q1，左圖為展頻關(guān)閉，右圖為展頻開(kāi)啟。

 

為滿(mǎn)足CISPR25第5類(lèi)限制（最嚴格的規范）而消除300MHz至108MHz電磁干擾

 

圖4：使用展頻抑制高頻諧波

 

需要克服的主要挑戰之一是因空間限制和周?chē)h(huán)境造成的發(fā)熱問(wèn)題。今天許多汽車(chē)設計常常集成到用于機械功能的已有的外形和尺寸當中，或僅僅集成到汽車(chē)設計的空閑空間中。后視鏡就是一個(gè)很好的例子。在過(guò)去，后視鏡是手動(dòng)操作的簡(jiǎn)單設備，但現在卻集成了越來(lái)越多的電子器件，實(shí)現照相機等新功能?？紤]到太陽(yáng)照射熱和后視鏡的外殼材料（通常是塑料），印刷電路板上電子器件的溫度能達到105℃。電源要小到能夠管理集成的電子器件，同時(shí)還需要具備很高的效率，不會(huì )引起自身發(fā)熱。TI設計的LM53635-Q1效率高，能夠降低損耗，并以2.1MHz頻率工作，讓電源所需其他元件的尺寸盡可能小，從而管理熱量和尺寸問(wèn)題。參見(jiàn)圖5。

 

圖5：LM53635-Q1以2.1MHz工作時(shí)的效率

 

保持質(zhì)量對于汽車(chē)設計至關(guān)重要，在設計安全相關(guān)系統時(shí)尤其如此?？珊感酝强煽啃缘膯?wèn)題之一。為了提高焊縫質(zhì)量，可以使用多項技術(shù)；其中一項技術(shù)為可潤濕側翼。參見(jiàn)圖6?？蓾櫇駛纫硎窃诜庋b邊沿切割出空腔的工藝，使得引腳側能夠進(jìn)行更多可視潤濕，便于光學(xué)檢測。該技術(shù)非常有用，因為無(wú)需對封裝進(jìn)行X射線(xiàn)檢測即可確保焊接充分，同時(shí)保障了焊縫的完整性。

 

圖6：LM53635-Q1使用的可潤濕側翼工藝

 

正如本博文前面強調的，在設計汽車(chē)電源時(shí)還需要考慮很多問(wèn)題，需要考慮為設計增加哪些功能使所面臨的挑戰更易于管理。只有理解這些問(wèn)題后，才能實(shí)現更快速的設計、更小的解決方案和更低的成本。觀(guān)看視頻，了解如何使用TI的LM53635-Q1來(lái)解決汽車(chē)電磁干擾、發(fā)熱和系統挑戰。

 

其他信息：

 

●    獲得更多關(guān)于TI 2.1 MHz汽車(chē)轉換器家族的信息。

●    在你的下一個(gè)設計中考慮使用LM53635-Q1。

●    下載《汽車(chē)信息娛樂(lè )電源系統參考設計》了解汽車(chē)信息娛樂(lè )系統的完全關(guān)閉電池前端電源。

●    閱讀博文“汽車(chē)應用可潤濕側翼QFN封裝”獲得關(guān)于可潤濕側翼封裝的更多信息。

 

 

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在于傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問(wèn)題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。

 

推薦閱讀：