適合有源天線系統(tǒng)的低噪聲、穩(wěn)定型電源

汽車信息娛樂系統(tǒng) (見圖1)時(shí)代的到來標(biāo)志著汽車采用簡單車載收音機(jī) (如圖2中Mercedes汽車所配備的儀表板) 的日子一去不復(fù)返了。歷史悠久的 AM/FM 收音機(jī)在信息娛樂控制板上仍然保有一席之地，但它與數(shù)字音頻廣播 (DAB)、數(shù)字和高清晰度電視 (HDTV)、衛(wèi)星無線電、集成蜂窩電話、CD/DVD/MP3 播放器、全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航及視頻游戲系統(tǒng)組合在一起。

圖1 新式的汽車儀表板

是有源天線系統(tǒng)在汽車儀表板的背后對(duì)這種信息資源提供了支持。隨著汽車信息娛樂中心復(fù)雜性的攀升，用于將音樂和數(shù)據(jù)饋入信息娛樂中心所需的有源天線數(shù)量有所增加。一部汽車平均擁有35個(gè)有源天線系統(tǒng)的情況比比皆是，它們用于組合型 AM、FM、DAB、HDTV、衛(wèi)星廣播、交通警示、蜂窩電話、WiMAX和GPS裝置――有時(shí)，為了改善接收質(zhì)量，每個(gè)頻段會(huì)采用多個(gè)天線。這些有源天線系統(tǒng)中的敏感電路需要具備針對(duì)嚴(yán)酷汽車環(huán)境的保護(hù)和隔離能力，以及一種用于向主機(jī)系統(tǒng)提供天線狀態(tài)和診斷反饋的方法。

圖2 老式的汽車儀表板

過去，為了滿足汽車天線系統(tǒng)中苛刻的保護(hù)要求組合以及所需的診斷功能，設(shè)計(jì)師不得不進(jìn)行復(fù)雜的電流檢測(cè)放大器、運(yùn)算放大器和分立元件及其他IC的布局。而現(xiàn)在，單片IC解決方案的出現(xiàn)使這個(gè)問題迎刃而解。下面將以LT3050為例來具體說明。

在滿負(fù)載條件下，LT3050可提供高達(dá)100mA的連續(xù)輸出電流和一個(gè)340mV的典型壓差電壓。該IC具有一個(gè)2～45V的寬輸入電壓范圍，并提供了低至0.6V的可調(diào)輸出電壓。單個(gè)電容器同時(shí)提供了超低噪聲操作 (在10Hz～100kHz的大帶寬范圍內(nèi)輸出噪聲僅為30μVRMS) 和基準(zhǔn)軟起動(dòng)功能，從而消除了接通期間的大浪涌電流和輸出電壓過沖。LT3050的輸出電壓容差具有很高的準(zhǔn)確度，在整個(gè)電壓、負(fù)載和溫度范圍內(nèi)達(dá)±2%。低工作靜態(tài)電流(50μA)使其能夠連續(xù)處于空閑狀態(tài)，電池電量消耗極少，停機(jī)模式中的消耗電流下降至μA級(jí)。該IC分別采用12引腳2mm×3mm DFN封裝和12引腳耐熱性能增強(qiáng)型 MSOP封裝，因而提供了緊湊的占板面積。

具保護(hù)和診斷功能的單片IC天線電源
作為許多有源天線電壓電源的起始點(diǎn)，12V汽車電池與這些系統(tǒng)所需要的低噪聲、穩(wěn)定型電源相去甚遠(yuǎn)。除了噪聲之外，這種12V“電源”還有可能遭受反向電池電壓情況或負(fù)載突降(在這些場合中，電壓會(huì)在C36～＋80V的范圍內(nèi)變化，甚至出現(xiàn)尖峰)的影響。LT3050在苛刻的電氣環(huán)境中對(duì)其自身和天線均實(shí)施了保護(hù)，同時(shí)提供了一個(gè)穩(wěn)定的低噪聲輸出電壓。當(dāng)天線電源內(nèi)部發(fā)生短路時(shí)，LT3050還可利用一個(gè)準(zhǔn)確和可編程的電流限值來對(duì)有源天線電源電路加以保護(hù)。汽車環(huán)境中的散熱狀況同樣具有挑戰(zhàn)性，因而要求憑借堅(jiān)固的過熱保護(hù)功能來使電源在 -40～＋125℃的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

除了這些棘手的保護(hù)要求以外，LT3050還簡化了所需的診斷信息收集以報(bào)告天線狀態(tài)?？删幊涕_路檢測(cè)功能電路負(fù)責(zé)監(jiān)視天線電源電流，以防止其降至一個(gè)最小工作條件值以下；可編程短路檢測(cè)功能電路則用于監(jiān)視天線電源電流，以避免其超過一個(gè)規(guī)定的最大值，并通過限制電流來保護(hù)天線及其電源。此外，一個(gè)模擬電流監(jiān)視器還將產(chǎn)生一個(gè)與天線電源電流成比例的信號(hào)。這便于用作一個(gè)診斷輸入，或用于向系統(tǒng)發(fā)出指示信號(hào)，以告知所安裝的天線類型。

一個(gè)準(zhǔn)確、穩(wěn)定和低噪聲電源中的保護(hù)功能
LT3050可產(chǎn)生一個(gè)用于有源天線系統(tǒng)的穩(wěn)定的低噪聲電源，可隔離并保護(hù)天線系統(tǒng)免受高噪聲、易變的12V汽車電源的不良影響。該IC能夠承受±50V的輸入電壓和反向電池電壓(可能產(chǎn)生自12V電源)以及至±50V的輸出反轉(zhuǎn)(見圖3)。

圖3 LT3050 針對(duì)負(fù)載突降情況的瞬態(tài)響應(yīng) (AC 耦合)