面向汽車苛刻應用需求的模擬IC

　　十年后消費者所駕駛的汽車會與他們?nèi)缃裨诼飞像{駛的汽車有很大不同。其中最主要的差異在于未來的汽車將采用更多電子部件，使得汽車更安全、能效更高，且駕駛樂趣更多。

　　伴隨著電子部件的增多，汽車的處理能力也將相應提升，從而催生出對元器件的更大需求。據(jù)德州儀器(TI)公司表示，每輛汽車中半導體器件的成本占到約250美元。因此，汽車成為該公司模擬芯片銷售策略的重要目標領域。

　　但是，汽車環(huán)境對于電子器件的要求非常嚴格。凌力爾特(LTC)電源產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理TonyArmstrong指出，對于汽車電子系統(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?？量痰奶魬?zhàn)。

　　因此，隨著汽車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鍵的因素。其結果是，模擬器件制造商正在定制從LED驅動器到開關穩(wěn)壓器的一系列器件，以滿足汽車OEM的要求。這些要求包括寬輸入電壓工作范圍;寬負載范圍下的較高能效、正常工作期間的低靜態(tài)電流、待機和關斷;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、美國國家半導體(NSC)和CatalystSemiconductor等公司正競相向市場推出滿足這些規(guī)范要求、同時又能遵從汽車環(huán)境對占用空間的限制的模擬芯片。

　　開關穩(wěn)壓器與線性穩(wěn)壓器對比

　　LTC的Armstrong認為，在低輸出電壓和中等電流級別，采用線性穩(wěn)壓器來驅動系統(tǒng)電壓不切實際。他表示，在這種應用中，熱限制使得需要用開關穩(wěn)壓器替代線性穩(wěn)壓器。

　　“盡管開關穩(wěn)壓器會比線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生更多噪聲，但其效率卻高得多，”Armstrong解釋道，“只要開關按預期運行，許多敏感應用中的噪聲和EMI水平還是可以進行控制的。如果開關穩(wěn)壓器在標準模式下以恒定頻率開關，并且開關邊沿整齊、可預測，且無過沖，頻率的分布就會小而緊密，從而最大程度地降低EMI輻射?！?/P>

　　汽車應用的開關穩(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級型號的LT3437降壓開關穩(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80V的瞬態(tài)電壓。其500mA的內(nèi)部開關可在電壓低至1.25V的條件下提供高達400mA的連續(xù)輸出電流。它在突發(fā)模式下工作時，可將無負載靜態(tài)電流降低至100mA以下，從而最大程度地延長了常態(tài)開機應用中的電池使用壽命。H級型號的LT3437器件可在140℃的結溫下工作，而E級和I級型號則只能在125℃的最高結溫下工作。其它特性包括低于1mA的關斷電流、200kHz的開關頻率、軟啟動功能以及0.8Ω導通電阻的飽和開關設計。

　　圖：這款200kHz的單片降壓開關穩(wěn)壓器的工作電壓范圍為3.3V～60V連續(xù)輸入，可忍受高達80V的瞬態(tài)電壓，從而使其非常適合汽車應用。

　　在開關穩(wěn)壓器方面，TI也推出了帶降壓/升壓功能的TPIC74100-Q1器件。該器件允許用戶擴大輸入電壓范圍，甚至擴大至器件的輸出電壓以下。這個功能可在汽車低溫冷起動工作期間(如起動引擎時)確保完全工作。該器件的其它特性包括低待機電流、高效率和高達45V的輸入電壓能力。除了開關穩(wěn)壓器，線性穩(wěn)壓器也是TI的汽車器件產(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)省即便汽車未行駛時也需要供電的應用中的電池電量消耗。

　　而為了驅動降壓應用中的高亮度LED，CatalystSemiconductor公司開發(fā)了一款可以取代線性穩(wěn)壓器、且更簡單更小巧的降壓轉換器。CAT4201采用T-SOT-23封裝，能以高達94%的效率驅動高亮度的350mALED。CAT4201采用了Catalyst的開關控制算法，這種算法據(jù)稱可以降低系統(tǒng)復雜程度并提高效率。它可在高達24V電源電壓下，使用RSET控制電阻來將可供調節(jié)的LED電流預設為高達350mA，從而提供更好的感應器控制，并且無須使用專用散熱器。內(nèi)置的負荷泵保護功能允許安全地處理40V的瞬態(tài)電壓，從而優(yōu)化了CAT4201在汽車指示燈和包括轉向信號燈、剎車燈和地圖閱讀燈在內(nèi)的照明應用中的性能表現(xiàn)。

　　LED照明應用中的模擬IC

　　TI公司混合信號汽車產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理MarkGary表示，在汽車應用中，憑借在亮度、可靠性和設計靈活性方面的優(yōu)勢，LED正逐步取代白熾燈。目前，在汽車電子方面，TI提供了面向從動力系統(tǒng)到剎車及至信息娛樂系統(tǒng)等一系列具體應用的解決方案。為從電源軌、剎車到音頻信息娛樂等應用提供解決方案的，由于亮度、可靠性和設計靈活性，。

　　Gary表示，“根據(jù)采用LED的應用領域的不同，TI的解決方案眾多，其中包括提供具有高效率、與電池電壓變化無關(如信息娛樂應用中的屏幕背光應用)的恒流方案，也包括分別通過串行接口采用不同顏色控制多個LED(如汽車儀表板或汽車溫度控制)的方案?！?/P>

　　總的來說，TI在LED照明方面的主要器件包括TPS61042低功率DC/DC升壓轉換器和TLC59xx系列8位和16位恒流LED驅動器。

　　此外，美國國家半導體也提供一系列的高亮度LED驅動器。其LM3402據(jù)稱可實現(xiàn)95%的效率，能驅動高達525mA的電流。LM3402LED驅動器存在兩個型號，能夠提供6V～42V或6V～75V的寬輸入電壓范圍。其帶受導通時間、能與外部電阻耦合的磁滯控制功能允許根據(jù)需要調整轉換器輸出電壓，從而為不同數(shù)量和類型的串行和串/并連接LED陣列提供恒流驅動。

　　這家模擬芯片制造商還面向汽車市場提供其LM4562/LME49860高保真音頻運算放大器，這些器件可充當線路驅動器/接收器、有源濾波器、緩沖器或前置放大器。其中，34VLM4562實際上通過0.00003%的總諧波失真+噪聲(THD+N)消除了失真。34V和44V音頻運放可以提供出色音頻性能和信號調節(jié)所需的關鍵指標，如2.7nV/Hz的噪聲密度、60Hz的1/f噪聲轉角以及600Ω的輸出驅動。

　　為了確保能夠驅動最具挑戰(zhàn)性的負載而不進行性能折衷，國半的運放提供20V/ms的斜率以及55MHz的增益帶寬。LME49860在