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)時代的到來標志著汽車采用簡單車載收音機 (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，為了改善接收質(zhì)量，每個頻段會采用多個天線。這些有源天線系統(tǒng)中的敏感電路需要具備針對嚴酷汽車環(huán)境的保護和隔離能力，以及一種用于向主機系統(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)中苛刻的保護要求組合以及所需的診斷功能，設(shè)計師不得不進行復(fù)雜的電流檢測放大器、運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)使這個問題迎刃而解。下面將以LT3050為例來具體說明。

在滿負載條件下，LT3050可提供高達100mA的連續(xù)輸出電流和一個340mV的典型壓差電壓。該IC具有一個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。單個電容器同時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) 和基準軟起動功能，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確度，在整個電壓、負載和溫度范圍內(nèi)達±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，停機模式中的消耗電流下降至μA級。該IC分別采用12引腳2mm×3mm DFN封裝和12引腳耐熱性能增強型 MSOP封裝，因而提供了緊湊的占板面積。

具保護和診斷功能的單片IC天線電源
作為許多有源天線電壓電源的起始點，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。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載突降(在這些場合中，電壓會在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)境中對其自身和天線均實施了保護，同時提供了一個穩(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，LT3050還可利用一個準確和可編程的電流限值來對有源天線電源電路加以保護。汽車環(huán)境中的散熱狀況同樣具有挑戰(zhàn)性，因而要求憑借堅固的過熱保護功能來使電源在 -40～＋125℃的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

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

一個準確、穩(wěn)定和低噪聲電源中的保護功能
LT3050可產(chǎn)生一個用于有源天線系統(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 針對負載突降情況的瞬態(tài)響應(yīng) (AC 耦合)