汽車信息娛樂(lè)系統(tǒng)、儀表盤主機(jī)和遠(yuǎn)程信息處理需要專用的前端穩(wěn)壓器，以承受負(fù)載突降、啟停和電池冷啟動(dòng)。使用專用穩(wěn)壓器會(huì)降低由于產(chǎn)量小而導(dǎo)致的購(gòu)買力，從而延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期和上市時(shí)間。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，可配置為升壓或SEPIC或反激式轉(zhuǎn)換器的靈活前端PWM控制器具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)和易于重用的明顯優(yōu)勢(shì)。

介紹

現(xiàn)代汽車需要數(shù)十個(gè)電子控制單元（ECU），每個(gè)電子控制單元通過(guò)車載前端穩(wěn)壓器的中介從汽車電池中獲取電力。典型的應(yīng)用示例是儀表盤和信息娛樂(lè)主機(jī)（圖 1）、汽車收音機(jī)和遠(yuǎn)程信息處理。

前端穩(wěn)壓器必須滿足汽車環(huán)境中固有的許多挑戰(zhàn)，如高效率、小尺寸、電池負(fù)載突降、冷啟動(dòng)和EMI。

該設(shè)計(jì)解決方案引入了一種靈活的控制器IC，支持多種架構(gòu)，并大大簡(jiǎn)化了汽車前端穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)。這款創(chuàng)新的升壓/SEPIC/反激式控制器 IC 解決了 PCB 占板面積小、采購(gòu)量大、周期時(shí)間短等技術(shù)挑戰(zhàn)。

典型汽車系統(tǒng)

圖2所示為高級(jí)汽車系統(tǒng)，包括信息娛樂(lè)、儀表盤、音頻和遠(yuǎn)程信息處理。

圖2.典型的汽車系統(tǒng)。

汽車信息娛樂(lè)主機(jī)將娛樂(lè)、多媒體、導(dǎo)航和駕駛員信息整合到一個(gè)模塊中。它們的電源通常通過(guò)強(qiáng)大的預(yù)升壓前端穩(wěn)壓器（圖 2 和圖 3）直接連接到主電池，能夠處理可變輸入電壓，并在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)可靠地承受冷啟動(dòng)和拋負(fù)載事件。它們還必須具有高開(kāi)關(guān)頻率，以最大限度地減小解決方案尺寸并最大程度地減少電磁干擾（EMI）。

圖3.預(yù)升壓前端轉(zhuǎn)換器。

汽車電子儀表盤數(shù)字顯示屏上報(bào)速度、時(shí)間、溫度等有用信息。至于信息娛樂(lè)部分，其電子設(shè)備由強(qiáng)大的前端升壓穩(wěn)壓器供電。

汽車遠(yuǎn)程信息處理是現(xiàn)代商用車的必備功能，可跟蹤遙測(cè)數(shù)據(jù)，包括位置、速度、車輛故障和駕駛行為。此功能的重要性要求采用具有輸入至輸出隔離的電源解決方案，以增強(qiáng)容錯(cuò)能力，這可通過(guò)SEPIC配置獲得（圖2和圖4）。

圖4.預(yù)升壓SEPIC轉(zhuǎn)換器。

最后，隨著汽車娛樂(lè)變得越來(lái)越復(fù)雜，音頻功率預(yù)算被推到了極限。對(duì)電源緊縮的響應(yīng)是使用高效率D類放大器，該放大器需要由高效前端升壓轉(zhuǎn)換器提供相對(duì)較高的輸入電壓（圖2）。

集成解決方案

例如，MAX25200和MAX25201是一系列高性能、電流模式PWM控制器，具有1.5μA （典型值）關(guān)斷電流，適用于具有寬輸入電壓范圍的升壓轉(zhuǎn)換器。4.5V至36V輸入工作電壓范圍使這些器件非常適合汽車應(yīng)用，例如使用MAX25201（圖3）或通用SEPIC（圖4）的前端預(yù)升壓，或使用MAX25200的反激式電源。具有5V輸出電壓的內(nèi)部低壓差穩(wěn)壓器使MAX25200和MAX25201系列能夠直接采用汽車電池輸入工作。啟動(dòng)后，輸入工作范圍可擴(kuò)展到低至 1.8V，以確保在冷啟動(dòng)或啟停條件下可靠運(yùn)行。圖5顯示了輸出電壓的完整性（V外） 存在冷啟動(dòng)欠壓 （V支持).

圖5.輸出抗冷啟動(dòng)能力。

MAX25200的abd NAX25201開(kāi)關(guān)頻率工作（高達(dá)2.2MHz）可降低輸出紋波，避免AM頻段干擾，并允許使用更小的外部元件。開(kāi)關(guān)頻率可通過(guò)電阻調(diào)節(jié)，范圍為 220kHz 至 2.2MHz。或者，頻率可以同步到一個(gè)外部時(shí)鐘。圖6顯示了升壓控制器在各種輸入電壓下的高效率，輸出電壓為24V，F(xiàn)PWM為400kHz。

圖6.高效升壓轉(zhuǎn)換器。

MAX20200和MAX25201系列可通過(guò)旁路模式進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率。例如，如果MAX25201工作在PWM（SYNC引腳上拉高）模式，當(dāng)V時(shí)，高邊驅(qū)動(dòng)器為100%占空比在> V外，不管負(fù)載如何。若MAX25201工作在SKIP （SYNC引腳拉低電平）模式，當(dāng)V電壓為時(shí)，高邊驅(qū)動(dòng)器僅在中重負(fù)載（如4A>）下具有100%占空比在> V外.

還集成了可編程軟啟動(dòng)功能，升壓控制器輸出電壓開(kāi)始使用軟啟動(dòng)開(kāi)始上升。擴(kuò)頻選項(xiàng)可用于改善系統(tǒng) EMI 性能。該器件具有 PGOOD 監(jiān)視器和欠壓鎖定功能。保護(hù)功能包括逐周期電流限制和熱關(guān)斷。MAX25200和MAX25201系列工作在-40°C至+125°C汽車級(jí)溫度范圍，采用耐熱性能增強(qiáng)型16引腳TQFN-EP封裝。

結(jié)論

現(xiàn)代汽車配備了多種功能，從信息娛樂(lè)到集群主機(jī)和遠(yuǎn)程信息處理。前置穩(wěn)壓器必須承受電池的可變性并適應(yīng)每個(gè)特定功能。我們 回顧 了 每 個(gè) 功能 的 挑戰(zhàn)， 并 提出 了 一種 靈活、 高性能 的 電流 模式 PWM 控制器， 該 控制器 可 配置 為 前端 預(yù) 升壓 或 通用 SEPIC， 或 反激 式 電源 支持。它的易重用性帶來(lái)了大批量，從而提高了購(gòu)買力，并通過(guò)提供非常靈活的設(shè)備來(lái)幫助縮短設(shè)計(jì)周期時(shí)間。

審核編輯：郭婷