怎樣選購汽車導航系統(tǒng)的DC/DC轉換器
汽車環(huán)境的寬工作電壓要求、大瞬變電壓以及大溫度漂移等因素共同作用下，電子系統(tǒng)面臨著嚴酷的條件，本文介紹如何在性能要求變得愈加苛刻的條件下，設計多個電源電壓以滿足汽車電子系統(tǒng)不同部分的要求。
目前生產的大多數中高檔汽車都配置了基于DVD的GPS導航系統(tǒng)作為標準設備(圖1)。然而可以證實，如果想設計一個用于控制此類系統(tǒng)內不同電壓軌的電源，其復雜程度絲毫不亞于設計筆記本電腦用的電源系統(tǒng)。一個標準的汽車導航系統(tǒng)有可能具有6個或更多的電源，包括8V、5V、3.3V、2.5V、1.5V和1.2V。8V電源用于給使光盤旋轉的DVD電機供電；這常常需要高達2A的峰值電流。5V和3.3V電源軌通常為系統(tǒng)總線，一般要求各提供2A～3A的電流。2.5V電源軌用于存儲器和I/O，因此輸送1A～2A的電流便足夠了。1.5V和1.2V電源軌分別用于提供CPU內核和DSP內核電壓。這兩個電源軌的功率電平一般均在3W～5W之間。&
同時，隨著這些系統(tǒng)中組件數目的增加，可用空間日漸狹小。因此，鑒于所有的實際散熱器都很龐大以致于安裝不便，出于對空間限制以及工作溫度范圍要求的考慮，轉換效率的重要性變得更加突出。在低輸出電壓以及高于幾百毫安的中等電流電平條件下，簡單地采用一個線性穩(wěn)壓器來生成這些系統(tǒng)電壓已不再可行。因此，在過去的幾年里，主要由于散熱方面的限制，開關穩(wěn)壓器一直在逐步取代線性穩(wěn)壓器。開關電源的優(yōu)點包括較高的效率和較小的占位面積，這使得復雜度的增加以及EMI問題變得不那么重要。
如果考慮汽車導航系統(tǒng)中的開關穩(wěn)壓器限制條件，則其將需要擁有下列特點和特性：
寬輸入工作范圍
在一個寬負載范圍內具有良好的效率
在正常操作、待機和停機狀態(tài)下具有低靜態(tài)電流
低熱阻
最低的噪聲和EMI輻射
讓我們較詳細地研究一下這些基本能力：
1. 寬輸入工作范圍
任何開關穩(wěn)壓器都需要被規(guī)定在一個3V～60V的寬輸入電壓范圍內工作，以確�？蓾M足"冷車發(fā)動" 和"負載突降" 的條件。它還具有使這些汽車系統(tǒng)能夠在14V或42V電壓條件下運行的額外優(yōu)點。而且，60V的額定電壓還為通常被箝位于36V～40V的14V系統(tǒng)提供了一個良好的裕度。另外，60V的額定電壓還使得該器件能夠應用于未來的42V系統(tǒng)。這就意味著一款現(xiàn)今為14V系統(tǒng)所做的設計可以針對42V系統(tǒng)的要求輕而易舉地升級，而無需進行任何重大的重新設計工作。
2. 效率
在大多數汽車系統(tǒng)中，在一個寬負載范圍內實現(xiàn)高效功率轉換是必不可少的。例如，在10mA 至2.5A的負載范圍內，一個5V輸出的功率轉換效率被要求達到85% 左右。在高電流條件下，內部開關需要具有良好的飽和，通常在3A電流時為0.1Ω。為了改善輕負載效率，需減小驅動電流或使其與負載電流成比例。而且，用于內部控制電路的功率可以通過一個偏置引腳來提供，該偏置引腳可由輸出來供電。這得益于一個降壓型轉換器的功率轉換效率。由于該偏置電流吸收自輸出(而不是輸入)，因而使得控制電路所需的輸入電源電流有所減小，降幅為輸出與輸入電壓之比。例如，一個于3.3V時的100μA輸出電流只要求于12V時的30μA平均輸入電流。這最大限度地減小了控制電路所需的輸入電流，并且提高了輕負載時的效率水平。
3. 低靜態(tài)電流
汽車系統(tǒng)中有許多應用即使是在車輛處于停駛狀態(tài)下也要求連續(xù)供電。這些應用的一個關鍵要求就是低靜態(tài)電流。在輸出電流降至大約100mA 以下之前，該器件將運行于正常的連續(xù)開關模式。在該電流電平以下，開關穩(wěn)壓器必須跳過若干脈沖以便維持穩(wěn)壓狀態(tài)。該穩(wěn)壓器可在脈沖之間進入睡眠模式，此時僅對部分內部電路供電。在輕負載電流條件下，開關穩(wěn)壓器需要自動切換至突發(fā)模式操作。在該模式中，對于一個12V至3.3V轉換器，靜態(tài)電流應降至100μA以下。在睡眠模式中，內部基準和電源良好電路將保持運行狀態(tài)，以便監(jiān)視輸出電壓。在停機模式中，靜態(tài)電流應低于1μA。
4. 低熱阻
理想的情況是，結點至外殼熱阻應該很低。如果器件的背部為裸露銅面并被焊接至PC板的表面，則PC板可被用來將熱量傳導至遠離器件的地方。目前常用具有內部電源平面的四層電路板能夠實現(xiàn)約40℃/W的熱阻。具有至金屬外殼良好熱傳導的高環(huán)境溫度應用可獲得接近10℃/W的典型結點至外殼熱阻值。這有助于擴展工作溫度范圍。
5. 關于噪聲和EMI的考慮
雖然開關穩(wěn)壓器產生的噪聲多于線性穩(wěn)壓器，但是其效率卻比后者高得多。在許多敏感應用中已經證明只要開關電源按照可預測的方式運作，則噪聲和EMI水平是可以控制的。如果開關穩(wěn)壓器在正常模式中以一個恒定的頻率進行開關操作，且開關脈沖邊緣干凈并可預測(沒有過沖或高頻振鈴)，則EMI將得到最大限度的抑制。采用小尺寸封裝和高工作頻
業(yè)務：
