面向汽車(chē)苛刻應(yīng)用需求的模擬IC

　　十年后消費(fèi)者所駕駛的汽車(chē)會(huì)與他們?nèi)缃裨诼飞像{駛的汽車(chē)有很大不同。其中最主要的差異在于未來(lái)的汽車(chē)將采用更多電子部件，使得汽車(chē)更安全、能效更高，且駕駛樂(lè)趣更多。

　　伴隨著電子部件的增多，汽車(chē)的處理能力也將相應(yīng)提升，從而催生出對(duì)元器件的更大需求。據(jù)德州儀器(TI)公司表示，每輛汽車(chē)中半導(dǎo)體器件的成本占到約250美元。因此，汽車(chē)成為該公司模擬芯片銷(xiāo)售策略的重要目標(biāo)領(lǐng)域。

　　但是，汽車(chē)環(huán)境對(duì)于電子器件的要求非常嚴(yán)格。凌力爾特(LTC)電源產(chǎn)品部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理TonyArmstrong指出，對(duì)于汽車(chē)電子系統(tǒng)而言，較寬的工作電壓要求、高瞬態(tài)電壓和寬溫度漂移等是非常苛刻的挑戰(zhàn)。

　　因此，隨著汽車(chē)中使用的電子元器件數(shù)增加，而其空間占用要求在降低。而效率則成為更加關(guān)鍵的因素。其結(jié)果是，模擬器件制造商正在定制從LED驅(qū)動(dòng)器到開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的一系列器件，以滿足汽車(chē)OEM的要求。這些要求包括寬輸入電壓工作范圍;寬負(fù)載范圍下的較高能效、正常工作期間的低靜態(tài)電流、待機(jī)和關(guān)斷;低熱阻;最低噪聲和EMI輻射;以及寬工作溫度范圍等。

　　凌力爾特、TI、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NSC)和CatalystSemiconductor等公司正競(jìng)相向市場(chǎng)推出滿足這些規(guī)范要求、同時(shí)又能遵從汽車(chē)環(huán)境對(duì)占用空間的限制的模擬芯片。

　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器與線性穩(wěn)壓器對(duì)比

　　LTC的Armstrong認(rèn)為，在低輸出電壓和中等電流級(jí)別，采用線性穩(wěn)壓器來(lái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓不切實(shí)際。他表示，在這種應(yīng)用中，熱限制使得需要用開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器替代線性穩(wěn)壓器。

　　“盡管開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器會(huì)比線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生更多噪聲，但其效率卻高得多，”Armstrong解釋道，“只要開(kāi)關(guān)按預(yù)期運(yùn)行，許多敏感應(yīng)用中的噪聲和EMI水平還是可以進(jìn)行控制的。如果開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在標(biāo)準(zhǔn)模式下以恒定頻率開(kāi)關(guān)，并且開(kāi)關(guān)邊沿整齊、可預(yù)測(cè)，且無(wú)過(guò)沖，頻率的分布就會(huì)小而緊密，從而最大程度地降低EMI輻射。”

　　汽車(chē)應(yīng)用的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器需要能夠在3V～60V的寬輸入電壓范圍下工作。Armstrong表示，60V額定電壓為通常鉗位在36V～40V范圍的14V系統(tǒng)提供了很好的裕量。

　　凌力爾特最近推出了H級(jí)型號(hào)的LT3437降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。該器件的工作電壓范圍為3.3V～60V連續(xù)輸入，能夠耐受高達(dá)80V的瞬態(tài)電壓。其500mA的內(nèi)部開(kāi)關(guān)可在電壓低至1.25V的條件下提供高達(dá)400mA的連續(xù)輸出電流。它在突發(fā)模式下工作時(shí)，可將無(wú)負(fù)載靜態(tài)電流降低至100mA以下，從而最大程度地延長(zhǎng)了常態(tài)開(kāi)機(jī)應(yīng)用中的電池使用壽命。H級(jí)型號(hào)的LT3437器件可在140℃的結(jié)溫下工作，而E級(jí)和I級(jí)型號(hào)則只能在125℃的最高結(jié)溫下工作。其它特性包括低于1mA的關(guān)斷電流、200kHz的開(kāi)關(guān)頻率、軟啟動(dòng)功能以及0.8Ω導(dǎo)通電阻的飽和開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)。

　　圖：這款200kHz的單片降壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的工作電壓范圍為3.3V～60V連續(xù)輸入，可忍受高達(dá)80V的瞬態(tài)電壓，從而使其非常適合汽車(chē)應(yīng)用。

　　在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器方面，TI也推出了帶降壓/升壓功能的TPIC74100-Q1器件。該器件允許用戶擴(kuò)大輸入電壓范圍，甚至擴(kuò)大至器件的輸出電壓以下。這個(gè)功能可在汽車(chē)低溫冷起動(dòng)工作期間(如起動(dòng)引擎時(shí))確保完全工作。該器件的其它特性包括低待機(jī)電流、高效率和高達(dá)45V的輸入電壓能力。除了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器也是TI的汽車(chē)器件產(chǎn)品線的一部分，其TLE4275-Q1線性穩(wěn)壓器提供低靜態(tài)電流，可以幫助客戶節(jié)省即便汽車(chē)未行駛時(shí)也需要供電的應(yīng)用中的電池電量消耗。

　　而為了驅(qū)動(dòng)降壓應(yīng)用中的高亮度LED，CatalystSemiconductor公司開(kāi)發(fā)了一款可以取代線性穩(wěn)壓器、且更簡(jiǎn)單更小巧的降壓轉(zhuǎn)換器。CAT4201采用T-SOT-23封裝，能以高達(dá)94%的效率驅(qū)動(dòng)高亮度的350mALED。CAT4201采用了Catalyst的開(kāi)關(guān)控制算法，這種算法據(jù)稱(chēng)可以降低系統(tǒng)復(fù)雜程度并提高效率。它可在高達(dá)24V電源電壓下，使用RSET控制電阻來(lái)將可供調(diào)節(jié)的LED電流預(yù)設(shè)為高達(dá)350mA，從而提供更好的感應(yīng)器控制，并且無(wú)須使用專(zhuān)用散熱器。內(nèi)置的負(fù)荷泵保護(hù)功能允許安全地處理40V的瞬態(tài)電壓，從而優(yōu)化了CAT4201在汽車(chē)指示燈和包括轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、剎車(chē)燈和地圖閱讀燈在內(nèi)的照明應(yīng)用中的性能表現(xiàn)。

　　LED照明應(yīng)用中的模擬IC

　　TI公司混合信號(hào)汽車(chē)產(chǎn)品部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理MarkGary表示，在汽車(chē)應(yīng)用中，憑借在亮度、可靠性和設(shè)計(jì)靈活性方面的優(yōu)勢(shì)，LED正逐步取代白熾燈。目前，在汽車(chē)電子方面，TI提供了面向從動(dòng)力系統(tǒng)到剎車(chē)及至信息娛樂(lè)系統(tǒng)等一系列具體應(yīng)用的解決方案。為從電源軌、剎車(chē)到音頻信息娛樂(lè)等應(yīng)用提供解決方案的，由于亮度、可靠性和設(shè)計(jì)靈活性，。

　　Gary表示，“根據(jù)采用LED的應(yīng)用領(lǐng)域的不同，TI的解決方案眾多，其中包括提供具有高效率、與電池電壓變化無(wú)關(guān)(如信息娛樂(lè)應(yīng)用中的屏幕背光應(yīng)用)的恒流方案，也包括分別通過(guò)串行接口采用不同顏色控制多個(gè)LED(如汽車(chē)儀表板或汽車(chē)溫度控制)的方案。”

　　總的來(lái)說(shuō)，TI在LED照明方面的主要器件包括TPS61042低功率DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器和TLC59xx系列8位和16位恒流LED驅(qū)動(dòng)器。

　　此外，美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體也提供一系列的高亮度LED驅(qū)動(dòng)器。其LM3402據(jù)稱(chēng)可實(shí)現(xiàn)95%的效率，能驅(qū)動(dòng)高達(dá)525mA的電流。LM3402LED驅(qū)動(dòng)器存在兩個(gè)型號(hào)，能夠提供6V～42V或6V～75V的寬輸入電壓范圍。其帶受導(dǎo)通時(shí)間、能與外部電阻耦合的磁滯控制功能允許根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)換器輸出電壓，從而為不同數(shù)量和類(lèi)型的串行和串/并連接LED陣列提供恒流驅(qū)動(dòng)。

　　這家模擬芯片制造商還面向汽車(chē)市場(chǎng)提供其LM4562/LME49860高保真音頻運(yùn)算放大器，這些器件可充當(dāng)線路驅(qū)動(dòng)器/接收器、有源濾波器、緩沖器或前置放大器。其中，34VLM4562實(shí)際上通過(guò)0.00003%的總諧波失真+噪聲(THD+N)消除了失真。34V和44V音頻運(yùn)放可以提供出色音頻性能和信號(hào)調(diào)節(jié)所需的關(guān)鍵指標(biāo)，如2.7nV/Hz的噪聲密度、60Hz的1/f噪聲轉(zhuǎn)角以及600Ω的輸出驅(qū)動(dòng)。

　　為了確保能夠驅(qū)動(dòng)最具挑戰(zhàn)性的負(fù)載而不進(jìn)行性能折衷，國(guó)半的運(yùn)放提供20V/ms的斜率以及55MHz的增益帶寬。LME49860在