汽车电源集成电路的新应用与新挑战

　　LT3480 的 3.6V 至 38V 输入电压范围和 60V 的瞬态保护使其非常适合汽车应用中的负载突降和冷车发动情况。在图 1 中，LT3480 提供 3.3V 稳定输出，可承受 36V 瞬态。在图 2 中，LT3480 实际上在高于 41.5V 时将自己关断，以保护自身和下游电路。瞬态电压降至低于 38V 时，LT3480 会回到稳压状态。

　　LT3480 的 3A 内部开关可以在电压低至 0.79V 时提供高达 2A 的连续输出电流。该器件以突发模式工作时具有仅为 70mA 的无负载静态电流(见图 3)，非常适合汽车或电信系统应用，这些应用需要始终保持接通工作和最长的电池工作时间。开关频率在 200kHz 至 2.4MHz 范围内是用户可编程的，使设计师能够优化效率，同时避开关键的噪声敏感频段。其 3mm x 3mm DFN-10 封装(或耐热增强型 MSOP-10E 封装)和高开关频率允许使用小型外部电感器和电容器，从而可组成占板面积非常紧凑和传热效率很高的解决方案。

　　LT3480 采用高效率 3A、0.25Ω开关，单芯片中集成了必需的升压二极管、振荡器、控制和逻辑电路。低纹波突发模式工作在低输出电流时保持高效率，同时保持输出纹波低于 15mVPK-PK。特殊设计方法和新型高压工艺在宽输入电压范围内实现了高效率，同时其电流模式拓扑实现了快速瞬态响应和卓越的环路稳定性。其它特点包括外部同步(250kHz至2MHz)、电源良好标记和软启动功能。

汽车环境中的热限制

　　在汽车应用中，除了苛刻的电气环境，热环境也具有同样的挑战性。由于越来越多的电子产品正在挤占车内宝贵的公共空间资源，因而使得热管理变得至关重要。引擎罩内应用通常要求 125 ℃或更高的环境温度，而主要的电子产品“资源”(比如：导航/信息娱乐系统、测量仪器)则面临着散热问题的挑战，因为它们均靠近汽车防火墙(这里的环境温度很高)，并具有非常高的电子元件安装密度。所有电子产品都以热量形式消耗一定量的功率。在电源转换器中管理热量的关键是最大限度地提高每个转换器的效率，这样就最大限度地降低了以热量形式损耗的功率。这是过去几年用开关稳压器取代 LDO 的原因之一。

　　在汽车应用中，除了苛刻的电气环境，热环境也具有同样的挑战性。由于越来越多的电子产品正在挤占车内宝贵的公共空间资源，因而使得热管理变得至关重要。引擎罩内应用通常要求 125 ℃或更高的环境温度，而主要的电子产品“资源”(比如：导航/信息娱乐系统、测量仪器)则面临着散热问题的挑战，因为它们均靠近汽车防火墙(这里的环境温度很高)，并具有非常高的电子元件安装密度。所有电子产品都以热量形式消耗一定量的功率。在电源转换器中管理热量的关键是最大限度地提高每个转换器的效率，这样就最大限度地降低了以热量形式损耗的功率。这是过去几年用开关稳压器取代 LDO 的原因之一。

　　除了器件效率，每个电源转换器件的封装要有很高的传热效率，以更好地将热量从集成电路中传导出去，这也很重要。凌力尔特公司的汽车应用专用器件采用传热效率最高的封装。DFN 以及 MSOP 和 TSSOP 等无引线封装全部采用耐热增强型设计，这些封装的底部有导热焊盘，这使热阻减少了 2 倍多。

　　为了满足最苛刻的高温应用需求 (比如：引擎罩内的应用)，凌力尔特公司推出了 H 级转换器系列，视具体器件而定，这个系列的器件可在 140℃或 150℃的结温下工作。表 2 全面反映了这个系列器件的性能。转换拓扑包括 LDO、高压单片开关稳压器和控制器。

　　例如：一个应用以 12V 输入工作，产生稳定的 5V 电压同时提供 1A 输出电流，这时 LDO 的效率仅为 41%，浪费 7W 功率，这样即使在 80℃时就需要一个很大的散热器，以防止过热导致故障。而开关稳压器(如图 4 中的 LT3480)能以 90% 的效率工作，外部仅消耗 0.5W 功率。其 TSSOP-16E 封装的 qJA 为 45℃/W，那么这一功耗数字代表温度上升 22.5℃，这使得工业级器件(125℃)可用于温度为 102.5℃ 的环境，而 H 级额定温度的器件可用于温度为 137.5℃的环境。

结语

　　汽车中专用电子子系统在迅速增多，因此对汽车应用中的电源集成电路产生了苛刻的性能要求。视电源在汽车电源总线上位置的不同，电源可能遇到负载突降和冷车发动以及高环境温度问题。另外，有些系统需要在备用模式下始终保持接通的环境工作，这需要最大限度地减小电源电流。随着汽车中电子系统的不断增多，最大限度地缩小解决方案占板面积，同时又最大限度地提高传热效率也是至关重要的。幸运的是，一些电源集成电路设计师已经设计出满足这些需求的解决方案，为将来在汽车中增加更多的电子系统铺平了道路。

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