“針對不同的汽車應(yīng)用需求,線性穩(wěn)壓器分成多種類型,除了通用型線性穩(wěn)壓器以外,還有后級線性穩(wěn)壓器、跟隨器和電流檢測型線性穩(wěn)壓器。每種類型分別有什么特點(diǎn)?在不同的應(yīng)用中該如何選擇?下面我們來詳細(xì)說明?!?/p>
1.汽車應(yīng)用中的電源供電結(jié)構(gòu)概述

電源供電結(jié)構(gòu)概覽
汽車電子模塊產(chǎn)品繁多,應(yīng)用類型也是多種多樣,每一個(gè)產(chǎn)品,每一類應(yīng)用,都需要電源芯片。電源芯片,包括線性穩(wěn)壓器和DC/DC,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中通常處于前端,將整車電池電源轉(zhuǎn)換為滿足后端用電芯片需求的穩(wěn)壓源。于是,線性穩(wěn)壓器的選擇,與用電芯片的類型和線性穩(wěn)壓器在供電結(jié)構(gòu)中所處位置相關(guān)。
因機(jī)械結(jié)構(gòu)的原因,系統(tǒng)上會存在板內(nèi)用電芯片,如MCU、 通訊芯片(CAN, Ethernet switches)、存儲芯片等,和板外用電芯片,如傳感器芯片和天線。下面介紹怎么為這些不同的用電芯片選擇合適的線性穩(wěn)壓器。
2.板內(nèi)用電芯片電源推薦
系統(tǒng)上大多數(shù)的用電芯片都在板內(nèi),通常會用到通用型線性穩(wěn)壓器和后級線性穩(wěn)壓器為這些板內(nèi)用電芯片供電。
a)什么情況下用通用型線性穩(wěn)壓器?
若系統(tǒng)僅需要1~2路電源軌(如5V,3.3V),那么使用1~2顆通用型線性穩(wěn)壓器即可。在這種應(yīng)用場景下,線性穩(wěn)壓器的輸入引腳是直接連在整車電池上的,所以對線性穩(wěn)壓器有如下要求:
1)更寬的輸入電壓范圍,以支持系統(tǒng)滿足行業(yè)測試標(biāo)準(zhǔn)(如LV124)的要求,并且在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火(Cranking) 的應(yīng)用場景下也能穩(wěn)定工作;
2)更低的靜態(tài)電流,以滿足系統(tǒng)靜態(tài)功耗要求。
通用型線性穩(wěn)壓器的如下參數(shù)表現(xiàn)能更好的滿足上述要求:
1)3V – 40V的輸入電壓范圍,對于適用于24V系統(tǒng)的通用型線性穩(wěn)壓器,輸入最高電壓可達(dá)60V;
例如:TLS820的輸入電壓范圍

2)5μA ~ 40μA的靜態(tài)電流表現(xiàn)
例如:TLS805的靜態(tài)電流參數(shù)

b)什么情況下需要用到后級線性穩(wěn)壓器?
當(dāng)系統(tǒng)中需要多路電源軌,比如在Camera應(yīng)用中,除了MCU 和CAN外,還需要2.5V和1.8V給Camera供電,推薦適用“DC/DC + 后級穩(wěn)壓器”的方案來提高電源效率。
例如:
同樣一個(gè)系統(tǒng),僅使用通用型LDO供電的情況下,功耗為12W:

若使用DC/DC + 后級穩(wěn)壓器的供電結(jié)構(gòu),功耗可降至~4W:

由于后級線性穩(wěn)壓器的輸入通常來自于一個(gè)DC/DC的穩(wěn)定輸出電壓,后級線性穩(wěn)壓器的輸入電壓范圍就不需要像通用型線性穩(wěn)壓器那么寬了,更有成本優(yōu)勢。
例如:TLS205的輸入電壓范圍:

并且,后級線性穩(wěn)壓器的低輸出噪聲特性,也能夠更好的滿足Camera和RADAR應(yīng)用對電源的低噪聲要求。
例如:TLS208的輸出表現(xiàn)

3.傳感器電源推薦
我們推薦使用跟隨器(Tracker)為傳感器供電。
傳感器的應(yīng)用場景對電源的要求如下:
1)能支持系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高的檢測精度;
2)若是給板外傳感器供電,則需要電源輸出端有更高的魯棒性,能承受輸出端的短路需求。
跟隨器的如下特點(diǎn)能更好地滿足上述要求:
1)非常高的跟隨精度,以保證傳感器電源電壓能高精度跟隨MCU的ADC模塊的參考電壓,從而實(shí)現(xiàn)更高的檢測精度;
例如:TLS105的跟隨精度參數(shù)

2)輸出端的耐壓值更高,并集成限流功能,以支持承受輸出端的對電源/對地短路需求。并且內(nèi)置反向保護(hù)功能。適合給板外傳感器供電。
例如:TLS105的各項(xiàng)耐壓值(Absolute Maximum Rating)參數(shù)

跟隨器的原理決定了它需要一個(gè)外部參考電壓VADJ以保證輸出,若是VADJ電壓沒有了,跟隨器的輸出也隨之關(guān)斷了。所以,跟隨器的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)與通用型線性穩(wěn)壓器也有差異。

上圖為通用型線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu),不需要參考電壓VADJ。

上圖為跟隨器的應(yīng)用電路結(jié)構(gòu),需要參考電壓VADJ。
4.天線電源推薦
我們推薦使用電流檢測型線性穩(wěn)壓器為天線供電。
天線的應(yīng)用場景對電源的要求如下:
1)能檢測對天線的供電電流;
2)能監(jiān)測天線的開路/短路狀態(tài),能調(diào)節(jié)供給電線的電流和電壓;
3)由于是板外負(fù)載需要電源輸出端有更高的魯棒性,能承受輸出端的短路需求。
目前有些應(yīng)用中使用外部分立器件來搭建輸出電流的檢測電路,其缺點(diǎn)為:
1)分立電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,包含器件數(shù)量多,每顆器件都會給檢測系統(tǒng)帶來誤差,從而最終檢測電路的檢測精度相對較低;
2)分立器件數(shù)量多,占板面積大,而通常使用到天線的應(yīng)用,如T-Box模塊,eCall模塊,尺寸都較小,PCB面積有限,分立電路的方案會增大PCB板設(shè)計(jì)的難度。
電流檢測型線性穩(wěn)壓器的如下特點(diǎn)能更好地滿足天線對電源的要求:
1)內(nèi)置輸出電流檢測功能,能高精度檢測輸出電流值。
例如:TLF4277-2的檢測精度為5%-10%

2)內(nèi)置可調(diào)節(jié)的輸出限流功能,以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電流目的。
這個(gè)輸出限流的調(diào)節(jié),是通過芯片引腳上連接的電阻來實(shí)現(xiàn)的。

3)輸出電壓可調(diào)。
4)內(nèi)置多種診斷功能,并通過狀態(tài)腳反饋給MCU。
例如:TLF4277-2的診斷結(jié)果體現(xiàn)在CSO引腳電壓上

5)輸出端的耐壓值更高,并集成限流功能,以支持承受輸出端的對電源/對地短路需求。并且內(nèi)置反向保護(hù)功能。適合給板外天線供電。
例如:TLF4277-2的各項(xiàng)耐壓值(Absolute Maximum Rating)參數(shù)

以上便是對不同類型線性穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和應(yīng)用場景的詳細(xì)介紹。同時(shí),附上最新的選型列表,希望能幫助大家更合理地選擇英飛凌汽車級線性穩(wěn)壓器。
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