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近年來(lái)，汽車的電子化進(jìn)程突飛猛進(jìn)。就從駕駛艙來(lái)看，十年前的汽車，機(jī)械式儀表、外加按鈕式的空調(diào)面板還到處可見(jiàn)，而如今全液晶儀表盤以及大尺寸的中控娛樂(lè)顯示屏卻幾乎成了標(biāo)配，高級(jí)一點(diǎn)的車可能還會(huì)配套抬頭顯示系統(tǒng)、電子后視鏡以及一系列的 ADAS 系統(tǒng)。
汽車上面的耗電設(shè)備越來(lái)越多，但是傳統(tǒng)的燃油車發(fā)電機(jī)和電池能夠提供的電量卻沒(méi)有什么變化，這就衍生出了新要求——電子系統(tǒng)都必須足夠低功耗，而系統(tǒng)低功耗的前提就是芯片必須低功耗，包括電源 IC。
什么是電源 IC，電源 IC 起什么作用？
所謂的電源 IC 就是指開關(guān)電源的脈寬控制集成，電源靠它來(lái)調(diào)整輸出電壓電流的穩(wěn)定。
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圖 | 汽車電源系統(tǒng)示意圖
傳統(tǒng)的燃油車上一般有兩個(gè)電源，分別是發(fā)電機(jī)和電池，它們的電壓范圍一般是 10-16V 左右，但汽車上的電子設(shè)備中有非常多的芯片，包括我們熟知的 MCU、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、車燈驅(qū)動(dòng)等，這些芯片的工作電壓不一，比 5V、3.3V、2.5V、1.35V 等。這個(gè)時(shí)候，我們就需要將發(fā)電機(jī)或電池輸出的電壓經(jīng)過(guò)一次、二次，甚至三次以上的轉(zhuǎn)換，分別給這些芯片供電，由于都是直流轉(zhuǎn)換，因此我們通常稱其為一次級(jí) DC/DC 轉(zhuǎn)換、二次級(jí) DC/DC 轉(zhuǎn)換……這些負(fù)責(zé)電源轉(zhuǎn)換的芯片就屬于電源 IC 的一種。今天我們先來(lái)聊一聊這個(gè)一次級(jí) DC/DC 轉(zhuǎn)換器到底有什么講究。
車載一次級(jí) DC/DC 轉(zhuǎn)換器中隱藏著哪些難點(diǎn)？如何克服？
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圖 | 發(fā)動(dòng)引擎前后電池電壓波動(dòng)示意圖
其實(shí)乘用車電池輸出電壓通常是 12V，但難免會(huì)有一些電壓波動(dòng)或毛刺出現(xiàn)，因此一次級(jí)的電源 IC 的耐壓值往往需要做到 40V 左右。其次，當(dāng)從輸入電壓低于輸出設(shè)置電壓的狀態(tài)恢復(fù)到波動(dòng)前的電壓時(shí)，會(huì)發(fā)生輸出電壓過(guò)沖問(wèn)題，導(dǎo)致后面連接負(fù)載的芯片過(guò)壓損壞，影響設(shè)備的穩(wěn)定工作，這是一直以來(lái)存在的一個(gè)課題。還有一點(diǎn)，傳統(tǒng)的電源 IC，經(jīng)常會(huì)為了確保高速響應(yīng)性能，提高其驅(qū)動(dòng)電流，于是在輕負(fù)載時(shí)就很難同時(shí)兼顧高速響應(yīng)和高效率這兩個(gè)特性，導(dǎo)致汽車引擎停止時(shí)功耗上升的問(wèn)題。
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圖 | BD9P 系列性能示意圖
那如何解決這些難題呢？半導(dǎo)體廠商——羅姆（ROHM）給出了不錯(cuò)的答案——BD9P 系列，兼具高速響應(yīng)和高效率優(yōu)勢(shì)，支持汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn) AEC-Q100，還有助于進(jìn)一步降低應(yīng)用產(chǎn)品的功耗。下面給大家作進(jìn)一步的特性解讀。
1.?? ?即使電池電壓波動(dòng)時(shí)也不會(huì)過(guò)沖，可穩(wěn)定工作
BD9P 系列芯片能夠?qū)⒃撨^(guò)程抑制在 1/10 以內(nèi)，故不再需要普通產(chǎn)品作為過(guò)沖對(duì)策需要添加的輸出電容器。因此，即使在起動(dòng)時(shí)發(fā)生電池電壓突發(fā)波動(dòng)的情況下，設(shè)備也可以穩(wěn)定工作。
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圖 | BD9P 系列芯片與普通芯片過(guò)沖反應(yīng)對(duì)比示意圖
2.?? ?在更寬的負(fù)載電流范圍實(shí)現(xiàn)高效率，有助于進(jìn)一步降低應(yīng)用產(chǎn)品的功耗
BD9P 系列芯片搭載了采用新型控制方式的電路，用低于普通產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)電流即可充分實(shí)現(xiàn)高速響應(yīng)。這不僅使高負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 92％（輸出電流 1A 時(shí)），而且使輕負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到 85％（1mA 時(shí)）。從輕負(fù)載到高負(fù)載均實(shí)現(xiàn)了非常出色的高效率，因此無(wú)論是引擎停止時(shí)還是行駛時(shí)，都非常有助于降低應(yīng)用產(chǎn)品的功耗。
?圖 | BD9P 系列芯片與普通芯片功率轉(zhuǎn)換效率比較示意圖
3.?? ?采用 Nano Pulse ControlTM 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高降壓比和穩(wěn)定工作
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圖 | BD9P 系列芯片降噪對(duì)策示意圖
BD9P 系列芯片采用 ROHM 自有的超高速脈沖控制技術(shù)“Nano Pulse ControlTM”，始終在不干擾 AM 廣播頻段（1.84MHz Max.）的2.2MHz工作，對(duì)于最大 40V 的高電壓輸入，還實(shí)現(xiàn)了由后段元器件驅(qū)動(dòng)的 3.3V～5.0V 級(jí)穩(wěn)定輸出。此外，還內(nèi)置展頻功能，可降低噪聲峰值，因此非常適用于對(duì)輻射噪聲要求尤為嚴(yán)格的車載應(yīng)用。
4. 提供有助于減少配套產(chǎn)品開發(fā)工時(shí)的工具
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圖 | 參考設(shè)計(jì)板 PCBA 示意圖
ROHM 對(duì)外公布了參考設(shè)計(jì)（包括設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、仿真模型和 PCB 庫(kù)）和“ROHM Solution Simulator”，有助于工程師們減少在電路設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)、降噪設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、仿真等各設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)工時(shí)。
