“針對不同的汽車應用需求,線性穩壓器分成多種類型,除了通用型線性穩壓器以外,還有后級線性穩壓器、跟隨器和電流檢測型線性穩壓器。每種類型分別有什么特點?在不同的應用中該如何選擇?下面我們來詳細說明。”
電源供電結構概覽
汽車電子模塊產品繁多,應用類型也是多種多樣,每一個產品,每一類應用,都需要電源芯片。電源芯片,包括線性穩壓器和DC/DC,在系統結構中通常處于前端,將整車電池電源轉換為滿足后端用電芯片需求的穩壓源。于是,線性穩壓器的選擇,與用電芯片的類型和線性穩壓器在供電結構中所處位置相關。
因機械結構的原因,系統上會存在板內用電芯片,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壓器。
2.板內用電芯片電源推薦
系統上大多數的用電芯片都在板內,通常會用到通用型線性穩壓器和后級線性穩壓器為這些板內用電芯片供電。
a)什么情況下用通用型線性穩壓器?
若系統僅需要1~2路電源軌(如5V,3.3V),那么使用1~2顆通用型線性穩壓器即可。在這種應用場景下,線性穩壓器的輸入引腳是直接連在整車電池上的,所以對線性穩壓器有如下要求:
1)更寬的輸入電壓范圍,以支持系統滿足行業測試標準(如LV124)的要求,并且在發動機點火(Cranking) 的應用場景下也能穩定工作;
2)更低的靜態電流,以滿足系統靜態功耗要求。
通用型線性穩壓器的如下參數表現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系統的通用型線性穩壓器,輸入最高電壓可達60V;
例如:TLS820的輸入電壓范圍
2)5μA ~ 40μA的靜態電流表現
例如:TLS805的靜態電流參數
b)什么情況下需要用到后級線性穩壓器?
當系統中需要多路電源軌,比如在Camera應用中,除了MCU 和CAN外,還需要2.5V和1.8V給Camera供電,推薦適用“DC/DC + 后級穩壓器”的方案來提高電源效率。
例如:
同樣一個系統,僅使用通用型LDO供電的情況下,功耗為12W:
若使用DC/DC + 后級穩壓器的供電結構,功耗可降至~4W:
由于后級線性穩壓器的輸入通常來自于一個DC/DC的穩定輸出電壓,后級線性穩壓器的輸入電壓范圍就不需要像通用型線性穩壓器那么寬了,更有成本優勢。
例如:TLS205的輸入電壓范圍:
并且,后級線性穩壓器的低輸出噪聲特性,也能夠更好的滿足Camera和RADAR應用對電源的低噪聲要求。
例如:TLS208的輸出表現
3.傳感器電源推薦
我們推薦使用跟隨器(Tracker)為傳感器供電。
傳感器的應用場景對電源的要求如下:
1)能支持系統實現更高的檢測精度;
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,從而實現更高的檢測精度;
例如:TLS105的跟隨精度參數
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。并且內置反向保護功能。適合給板外傳感器供電。
例如:TLS105的各項耐壓值(Absolute Maximum Rating)參數
跟隨器的原理決定了它需要一個外部參考電壓VADJ以保證輸出,若是VADJ電壓沒有了,跟隨器的輸出也隨之關斷了。所以,跟隨器的應用電路結構與通用型線性穩壓器也有差異。
上圖為通用型線性穩壓器的應用電路結構,不需要參考電壓VADJ。
上圖為跟隨器的應用電路結構,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壓器為天線供電。
天線的應用場景對電源的要求如下:
1)能檢測對天線的供電電流;
2)能監測天線的開路/短路狀態,能調節供給電線的電流和電壓;
3)由于是板外負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,其缺點為:
1)分立電路結構復雜,包含器件數量多,每顆器件都會給檢測系統帶來誤差,從而最終檢測電路的檢測精度相對較低;
2)分立器件數量多,占板面積大,而通常使用到天線的應用,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板設計的難度。
電流檢測型線性穩壓器的如下特點能更好地滿足天線對電源的要求:
1)內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)內置可調節的輸出限流功能,以達到調節輸出電流目的。
這個輸出限流的調節,是通過芯片引腳上連接的電阻來實現的。
3)輸出電壓可調。
4)內置多種診斷功能,并通過狀態腳反饋給MCU。
例如:TLF4277-2的診斷結果體現在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。并且內置反向保護功能。適合給板外天線供電。
例如:TLF4277-2的各項耐壓值(Absolute Maximum Rating)參數
以上便是對不同類型線性穩壓器的特點和應用場景的詳細介紹。同時,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壓器。
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