安森美半导体：电源设计方案在汽车娱乐系统的应用

　　电子发烧友网：本文主要介绍安森美半导体在汽车信息娱乐系统中的电源设计方案，并对不同的方案进行对比分析，从而帮助工程师简化设计流程并缩短设计时间。因为汽车信息娱乐系统日趋复杂，为系统供电的电源转换带来了更多的设计挑战。要设计出符合汽车信息娱乐系统规格的电源，可采用PMU方案、开关电源方案或可实现升降压功能的SEPIC方案等不同的设计方案。所以对不同的方案进行对比分析是非常有必要的。

　　时至今日，汽车中使用的电子元件数量越来越多，而这一趋势还会继续下去，这就给为系统供电的电源转换带来了更多的设计挑战。这些复杂的系统需要在可靠和紧凑的布局中实现多个电压轨;不同器件又有不同的需求，所有器件都需要占板面积更小、能效尽可能高。作为应用于绿色电子产品的首要高性能、高能效硅方案供应商，安森美半导体提供各种针对汽车信息娱乐系统应用的电源方案，可以帮助系统设计师应对挑战。

　　汽车信息娱乐系统电源需求分析

　　汽车上所应用的电子系统越来越复杂，且在逐年增加。汽车信息娱乐系统是其中之一。这类系统过去往往只用于“高档”豪华型汽车，但是现在却正出现在更多“主流”汽车中，这加快了为其供电的电源集成电路市场增长。信息娱乐系统至少包括导航系统、AM/FM收音机和CD播放器，目前越来越多的系统增加了具有多个输出的DVD播放器、卫星无线电设备。这些系统的复杂性越来越高，对电源的要求也在提高。

　　例如，汽车信息娱乐系统电源既要求低电流——为微控制器(MCU)及传感器供电(5 V、3.3 V，电流10～100 mA)，也需要大电流——为高性能处理器(DSP)及USB供电(5 V、3.3 V、1.2 V，电流0～3 A);而LED背光需要电压12 V、电流低于1 A供电，其它设备(天线、风扇、电机、VFD显示屏驱动等)还有其它电压要求。因此，除了多种输出电压，还有更多要求，对于常开电源还需要低待机功耗;需要提供更高功率、更大电流;低功耗、高效率、高集成度;对电源电磁兼容性(EMS)的要求也比较高。

　　安森美半导体信息娱乐系统电源方案

　　安森美半导体提供各种应用于信息娱乐系统电源的产品，概括起来主要有以下几类。一类是线性稳压器(LDO)，用于电池及后级稳压，具有标准/低静态电流、高电源抑制比(PSRR)/超低静态电流，以及跟踪器和电流检测功能;第二类是丰富的开关电源(SMPS)产品，用于降压及升压控制器/稳压器，采用同步/非同步拓扑结构，提供高频、低静态电流和电池及后级稳压;第三类是电源管理单元(PMU)，以更高集成度优化了尺寸/性能。这些产品都符合下一代尺寸及能效要求。

　　安森美半导体信息娱乐系统电源用LDO中的NCV42xx和NCV85xx是标准静态电流Iq>60 μA的器件，前者与英飞凌TLE42xx管脚兼容，后者功能丰富，与主流厂商英飞凌/意法半导体/美国国家半导体的相应产品管脚兼容;NCV86xx与标准静态电流LDO管脚兼容，静态电流极低，可达33 μA< Iq < 50 μA;NCV87xx具有超低静态电流Iq < 33 μA，与极低静态电流LDO管脚兼容。

　　在信息娱乐系统电源用开关电源方面，安森美半导体提供降压SMPS，如集成开关的转换器NCV8901/02系列、高性能控制器NCV8851等，以及低成本的NCV3020、LV5749NV等;升压SMPS控制器有高性能的NCV8871等和适合低成本应用的NCV3063等。

　　在电源管理单元方面，安森美半导体的NCV8855集成了同步降压控制器、2.5A集成开关、2路LDO控制器、2 A高边开关等特性;NCV8612是集成了3路LDO输出的器件，可自动切换(ASO)，超低静态电流(Iq) < 50 μA有助于降低功耗;NCV8881是1.5 A集成开关的降压转换器(8.5 V/40 mA、5.0 V/100 mA)，具有ROSC及SYNC和看门狗功能，频率高达600 kHz。

　　安森美半导体信息娱乐系统电源设计方案比较

　　汽车信息娱乐系统的电源规格如下所示。要符合这些规格，可以选择不同的设计方案，如采用PMU方案、开关电源方案或可实现升降压功能的SEPIC方案等。

　　表1 汽车信息娱乐系统电源规格

　　1)PMU方案

　　PMU方案是集成度最高的信息娱乐系统电源方案。此方案结合使用安森美半导体的NCV8855 PMU以及NCV8664和NCV47700等器件。

　　
图1 基于高集成度PMU的汽车信息娱乐系统电源方案

　　NCV8855集成有四路电源及一路高边开关，包含同步BUCK控制器、集成开关的2.5A非同步BUCK转换器及两路LDO控制器。其特性包括多路输出、两路开关电源错相工作、内部集成软起/诊断等功能，采用40管脚QFN封装。它的优势在于，实现高集成度和高效率，有较好的电源抑制比及低EMI，较少的外部元器件，采用高散热能力的小尺寸封装，适用于车载娱乐系统及仪表盘应用，图2是其应用电路。

　　
图2 NCV8855应用电路