汽車信息娛樂系統需要靈活和可配置的多輸出電源 IC

背景信息

汽車信息娛樂系統日益流行，持續激增。現代技術進步，例如衛星廣播、觸摸屏、導航系統、藍牙、高清電視、集成式手機、媒體播放器和視頻游戲系統，都提升了駕駛體驗。全球每年生產超過 5000 萬量汽車，其中大部分都有某些類型的集成式信息娛樂系統。從電源角度來看，基本的信息娛樂控制臺可能需要幾個低壓電源軌，總電流達到幾安培，而一流的控制臺可能需要更多電源軌。傳統上，這些電壓軌和電流由很多分立式電源穩壓器 IC 或者大型和過度集成的電源管理集成電路 (PMIC) 提供。不過，這類大型 PMIC 提供的電壓軌常常多于所需，占用面積很大，而且對某些軌的供電常常不足。因此，需要能提供解決方案占板面積很小的多輸出 IC，而且這類 IC 要提供很多可配置和供電適度的電壓軌。此外，如果這類 IC 能以各種不同的方式配置，以適應在開發過程中可能出現的電源要求的變化，就會有更大的優勢。由于創新性電路設計，這類 IC 現在已經變成現實了。

信息娛樂系統的電源設計挑戰

汽車應用的電子系統設計富有挑戰性，這有很多原因：空間高度受限，工作溫度范圍必須很寬，必須最大限度地降低噪聲，必須容許電池瞬態，質量必須很高。既然集成度必須很高，那么就需要高效節能的組件。今天的汽車儀表板上有各種電子系統，相當擁擠，再加上很高的環境工作溫度，所以溫度監視成了關鍵要求，尤其是涉及電源管理組件的工作溫度時。如果能向系統控制器報警，通知控制器發生了過熱情況，就可以通過軟件關閉少量電路功能，或者降低處理器性能以及顯示器、網絡通信等其他大功率組件的性能，以此減輕過熱問題。

今天的汽車儀表板常常擠滿了大量噪聲源和溫度敏感源，例如無線電、藍牙、GPS 和基于手機的網絡連接。因此，至關重要的是，這個環境中的所有電路 (包括電源) 都不能產生過多的熱量或 EMI。在很多情況下，都有嚴格的電磁兼容性 (EMC) 要求，其中涵蓋了輻射與傳導噪聲、抗輻射與傳導性或輻射與傳導敏感性以及靜電放電 (ESD)。在一個可能的 PMIC 設計中，要符合所有這些要求，就會牽涉很多性能問題。有些要求是簡單易懂的，例如要求 DC-DC 開關穩壓器以 AM 無線電頻段以外的固定頻率工作。然而，還有一些要求難以滿足，例如調節內部功率 FET 的轉換率，以最大限度地降低 DC-DC 轉換器開關節點轉換引起的輻射噪聲。

此外，今天很多嵌入式系統和先進的處理器在電源啟動和加到各種不同的電路上時，都要求受控和精心設計的排序。排序方法要簡單并能為系統提供靈活性，這樣才不僅能使系統設計更容易，而且能確保系統可靠性，并允許單個 PMIC 滿足更多的系統要求，而不僅是特定處理器的要求。

“功能蔓延”指的是即產品規格 (例如：輸入和輸出電壓以及輸出電流等) 隨著開發周期的推進而發生的變化，這會嚴重破壞 IC 及相關分立組件的選擇。當電路板布局確定后，要改變系統的性能規格時，在最好的情況下，也許通過更換可調輸出轉換器上的幾個電阻器，就可以微調電壓了。在最壞情況下，因為新的輸出電流要求超過了已采用 IC 的開關電流額定值，也許需要用管腳引出線不兼容的 IC 替換幾個 IC。由于電路板的重新設計和重新布局，這將大量導致成本增加及時間延遲。因此需要高度專業化、高性能、可配置的電源管理 IC，以恰當管理電源系統，確保系統的所有性能優勢都得以實現，并為不可避免的電源系統更改提供靈活性。直到現在為止，還沒有單個 IC 能完成這種任務。

總之，汽車信息娛樂系統設計師面臨的主要 IC 設計挑戰包括以下各項：

在項目開發階段更改設計要求 (電壓和電流值)