汽车信息娱乐系统对电源供电的需求分析

　　始终接通系统

　　典型的信息娱乐系统都有需要始终工作的子系统：如GPS接收器、IR系统和系统微处理器。由于汽车点火装置有时是断开的，这些子系统必须直接连接到电池，以低功率模式工作。这要求静态电流最低，而且要求这些子系统能够承受点火装置接通时电池和充电系统的电压变化。再加上汽车中的其他电源系统，因此对电池的要求越来越高了，即使在点火装置断开时也是这样。总体上，需要几百毫安的电源电流来维持始终接通处理器所需的电压，这可能在几周之内就能完全耗尽电池的电量。为了更好地满足这些需求，一些汽车制造商寻求每个“始终接通”DC/DC转换器达到100uA的最大静态电流“目标”。

图3：LT3437用于汽车应用的原理图和电源电流

　　不过，直到最近，就转换器而言，高输入电压和低静态电流都是互不相容的参数要求。凌特公司的高压(60V至80V)100uA降压型DC/DC转换器系列是第一种同时满足上述两种要求的器件。这个系列器件的最大输入电压范围为60V至80V，输出电流范围为450mA(LT3437)至2.5A(LT3434)，静态电流都低于100uA。

　　图3是LT3437的原理图和合成电源电流。该器件以4.5V至80V的输入电压可以维持3.3V的稳定输出电压，同时具有超过80%的效率。它采用有引线耐热增强型 TSSOP-16封装或3mm ×3mm 纤巧无引线 DFN 封装。这两种封装都具有非常高的热效率，θJC仅为10℃/W，无需任何外部散热器。LT3437 采用独特的突发模式设计，能够用仅为100uA的电源电流工作，非常适用于始终接通应用。LT3434和LT1976等类似器件也可用于电流较高的应用，如分别适用于输出电流为2.5A和1.25A的应用。

　　再转换的电源轨

　　不管电源是3.3V还是5V，在进入信息系统之后都可以直接驱动很多系统内部电路，因为很多电路都可以用2.7V至5.5V的电压工作。不过，有几种电路需要比最初的电压轨更高或更低的电压。最明显的是CD/DVD驱动器电机，它需要8.5V电压。有些CPU和DSP需要1.2V至1.5V的电压，面朝后摄像机的CCD需要偏置电压(15V和-8V)，TFT-LCD显示器既需要偏置电压(8V、15V和-8V)也需要白光 LED照明(高达36V)。庆幸的是，一般情况下，对电池的主电源转换已经起到了保护这些电压轨免受瞬态和过压变化影响的作用，因此在这些再转换的电源就无需保护了。不过最大限度地降低开关噪声成了最重要的事情，因为很多电源转换都是在靠近噪声敏感的AM、RF或GPS接收器的地方进行的。只要开关行为是可预测的，这些潜在的噪声和 EMI在很多敏感应用中就都是可管理的，这一点已经得到证实。如果开关稳压器在正常工作模式下以恒定频率开关，而且切换边沿是干净和可预测的，没有过冲或高频振铃，那么EMI就得到了最大限度的降低。此外，如果稳压器可以采用低ESR陶瓷电容器，那么输入和输出电压纹波可以最大限度地降低，而这种纹波是系统中的潜在噪声源。

　驱动DVD/CD的电动机

　　驱动DVD/CD的电机在8.5V时需要高达2A的电流，以转动CD/DVD盘片。由于这种在8.5V时相对高的负载，一般直接由电池供电，将电池电压降低至8.5V。与从较低电压轨升压到8.5V相比，这个解决方案实现了较高的效率。直接用电池供电要求转换器具有稳定的输入电压能力，以保护电动机驱动器免受高压瞬态影响。凌特公司的 LT3430 既可以为这种应用提供瞬态保护又可以提供所需的输出电流。该器件具有高达 90% 的效率，采用耐热增强型TSSOP-16 封装，热耗散很低，同时解决方案占板面积也很小。

　　微处理器和存储器电源

　　任何信息娱乐系统中都有一些微处理器。它们的内核都需要1.2V至2.5V的电源，而它们的存储器和I/O都需要2.5V或3.0V电压，因此需要对5V主电源或3.3V中间电压轨降压。效率是最重要的，因为这些子系统非常紧凑，没有多余的地方放置散热器。LTC3407-2就是一种满足上述要求的稳压器。其同步整流拓扑提供高达 96%的效率，同时其恒定开关频率为2.25MHz，保持噪声在相邻音频接收器的敏感 AM频带之外。

TFT-LCD平板和CCD偏置

　　TFT平板(对角线为6英寸至10英寸)除了大约8V的中间电压(通常称为 AVDD)需要高达450mA的电流，一般需要较低的偏置电源，如 16V/10mA和8V/10mA。凌特公司的LT1935是一个理想的选择。LT1935的效率高达80%，ThinSOT封装保持解决方案占板面积最小。面朝后摄像机的CCD也需要某些类型的偏置电源，一般需要的是15V/20mA 和-8V/50mA。凌特公司的LT3472是低噪声、恒定频率(1.1MHz)的双输出升压/负输出型集成电路，可用2.2V至16V的输入工作，提供所需的CCD偏置电压。其3mm×3mm DFN封装最大限度地缩小了解决方案占板面积，同时具有卓越的热性能。

TFT-LCD白光LED背光照明

　　除了偏置电压，TFT-LCD显示器还需要背光照明以便观看。传统上，背光照明一直是采用CCFL实现的。但是，由于白光LED的尺寸更小，可靠性更高，因此在背光照明应用中迅速取代了CCFL。由于汽车内部光线变化和人眼对光强微小变化的敏感性，要求这些显示器的背光照明有高达1000:1的宽调光范围。凌特公司的 LT3486(参见图 4)可以解决这一问题。该器件是一种双输出降压型DC/DC转换器，专门设计成用12V输入电压驱动多达16个100mA的白光LED(每通道8个LED串联)。它用作恒定电流源，保持LED的亮度恒定，甚至每个LED的正向电压不同时也一样。LT3486是第一个采用“真正彩色 PWM(True Color PWM)调光”的LED驱动器，向LED提供了恒定电流，保持LED以恒定颜色发光。调光通过降低PWM驱动器的占空比控制。正像从图4中可以看到的那样，就大多数所需调光范围而言，该器件的效率在80%到90%之间。其耐热增强型TSSOP-16封装体积很小，热效率很高。

图4：LT3486 汽车 TFT-LCD 背光照明原理图和效率

　　本文总结

　　随着汽车中使用的电子元件数量不断快速增多，我们可以预期，电源转换集成电路会面临更多设计挑战。有些器件需要稳定的电压输入、低静态电流和低噪声，而另一些集成电路则需要为满足LED照明等特定应用的需求而专门定制。所有器件都需要占板面积更小，效率尽可能最高。凌特公司已经认识到这种发展趋势，并已经开发出使汽车中电子产品能够加速增多的电源集成电路。