不過，一個有極大增長的領域是基於 DVD/HDD 的導航係統。這類係統 1997 年推出，預計 2005 年全球銷量將超過 1300 wantai。jiurenheleixingdedianzichanpineryan，qicheyingyonghuanjingdouyizhishifeichangyankude，zhebingburangrengandaoyiwai。kuangongzuodianyafanweiyaoqiujiashanggaoshuntaidianyahedadewendubianhuageidianzixitonghendadenanti。gengyanzhongdeshi，xingnengyaoqiubuduanzenggao，erqiexitongbutongdebufenxuyaoduozhongbutongdedianyuandianya。

　　

今天生產的大多數中高檔汽車都將基於 DVD 的GPS 導航係統作為標準設備提供。然而
，設計一個處理這類係統中所有不同電壓軌的電源可能像為筆記本 PC 設計電源係統一樣複雜。一般的導航係統可能有 6 個或更多不同的電源，這包括 8V、5V、3.3V
、2.5V、1.5V 和 1.2V 電源。8V 用於為旋轉光盤的 DVD 電動機供電
，這通常需要高達 2A 的峰值電流。5V 和 3.3V 電源軌一般用於係統總線，通常需要分別提供 2A ~ 3A 的電流。存儲器和 I/O 都需要 2.5V 電源軌

，因此 1A ~ 2A 的電流足夠了。1.5V 和 1.2V 電源軌分別用於為 CPU 內核和 DSP 內核供電。這兩個軌的功率通常分別為 3W~5W。圖1顯示了具有內置導航係統的汽車內部情況。

　　

同tong時shi，隨sui著zhe這zhe些xie係xi統tong中zhong的de組zu件jian數shu增zeng多duo，可ke用yong空kong間jian也ye越yue來lai越yue小xiao了le。因yin此ci，既ji然ran任ren何he實shi際ji的de散san熱re係xi統tong都dou太tai大da

，無wu法fa輕qing易yi容rong納na到dao電dian子zi係xi統tong中zhong，那na麼me在zai空kong間jian限xian製zhi和he工gong作zuo溫wen度du範fan圍wei這zhe些xie先xian決jue條tiao件jian下xia
，轉zhuan換huan效xiao率lv就jiu變bian得de更geng關guan鍵jian了le。在zai低di輸shu出chu電dian壓ya和he甚shen至zhi高gao於yu幾ji百bai毫hao安an的de中zhong等deng電dian流liu時shi，簡jian單dan地di用yong線xian性xing穩wen壓ya器qi產chan生sheng這zhe些xie係xi統tong電dian壓ya不bu再zai有you實shi際ji意yi義yi。因yin此ci，在zai過guo去qu幾ji年nian中zhong，主zhu要yao由you於yu熱re量liang限xian製zhi，開關穩壓器一直在不斷地取代線性穩壓器。開關的好處包括效率提高和占板麵積減小

，與額外的複雜性和 EMI 問題相比，還是利大於弊的。

 

 

考慮到這些限製因素，一個開關穩壓器用於汽車導航係統時


，需要具有以下特點：

　　

● 寬輸入工作範圍

● 在寬負載範圍內的高效率

● 在正常工作、備用和停機時具有低靜態電流

● 低熱阻

● 噪聲和 EMI 輻射最低

● 負載突降抗毀性

　　

讓我們來更詳細地逐一考慮這些重要特性。

 

寬輸入工作範圍

　　

任何開關穩壓器都需要規定工作在 3V~60V的寬輸入電壓範圍，以確保滿足“冷車發動”和“負載突降”情況的要求。寬輸入電壓範圍還有一個附加的好處：允許這些汽車係統在14V或42V電壓上工作。而且，60V額定值為14V係統提供了良好的裕度，這種係統通常箝位在36V~40V的範圍。

 

效率

　　

在大多數汽車係統中，寬負載範圍內的高效率電源轉換都是極其重要的。例如，在10mA ~ 2.5A的負載範圍內，5V輸出希望的電源轉換效率大約為 85%。在大電流時，內部開關需要有良好的飽和度，一般在 3A 時為 0.1Ω。為wei了le提ti高gao輕qing負fu載zai時shi的de效xiao率lv
，要yao降jiang低di驅qu動dong電dian流liu或huo者zhe讓rang驅qu動dong電dian流liu與yu負fu載zai電dian流liu成cheng正zheng比bi。內nei部bu控kong製zhi電dian路lu也ye可ke以yi通tong過guo偏pian置zhi引yin腳jiao供gong電dian
，而er偏pian置zhi引yin腳jiao可ke以yi由you輸shu出chu供gong電dian。這zhe利li用yong了le降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi的de電dian源yuan轉zhuan換huan效xiao率lv。實shi際ji上shang，這zhe個ge偏pian置zhi電dian流liu是shi從cong輸shu出chu而er不bu是shi輸shu入ru獲huo得de的de
，這zhe就jiu按an照zhao輸shu出chu與yu輸shu入ru電dian壓ya比bi降jiang低di了le控kong製zhi電dian路lu所suo需xu的de輸shu入ru電dian源yuan電dian流liu。例li如ru

，一yi個ge在zai3.3V時為100mA 的輸出電流在12V時僅需要平均 30mA 的輸入電流。這最大限度地降低了控製電路所需的輸入電流，並提高了輕負載時的效率。

 

低靜態電流

　　

有很多汽車係統應用需要連續功率，甚至在汽車停車後也是這樣。這些應用的一個關鍵要求是低靜態電流。在輸出電流降至低於大約 100mA 之zhi前qian，這zhe種zhong應ying用yong設she備bei會hui一yi直zhi以yi正zheng常chang的de連lian續xu開kai關guan模mo式shi工gong作zuo。低di於yu這zhe一yi電dian流liu值zhi以yi後hou
，開kai關guan穩wen壓ya器qi必bi須xu進jin行xing脈mai衝chong跳tiao躍yue以yi維wei持chi穩wen定ding電dian壓ya。穩wen壓ya器qi在zai脈mai衝chong之zhi間jian可ke以yi進jin入ru休xiu眠mian模mo式shi，在zai這zhe種zhong模mo式shi中zhong

，隻zhi對dui部bu分fen內nei部bu電dian路lu供gong電dian。在zai輕qing負fu載zai電dian流liu時shi，開kai關guan穩wen壓ya器qi需xu要yao自zi動dong切qie換huan到dao突tu發fa模mo式shi工gong作zuo。就jiu 12V~3.3V 的轉換器而言

，在這種模式中
，靜態電流應該降至低於100mA。內部基準和電源良好電路在休眠模式時將保持運行以監視輸出電壓。靜態電流在停機時應該低於1mA。

 

低熱阻

　　

理想情況下，節點至外殼的熱阻應該較低。如果器件的底麵是露銅的並焊接到PC板表麵，那麼PC板可將熱量從器件中傳導出去。現在常用具有內部電源平麵 的 4 層電路板可以實現40℃/W 範圍內的熱阻。對金屬外殼熱量有良好傳導作用的高環境溫度應用可實現的熱阻接近10℃/W的典型節點至外殼熱阻。這有助於擴大有用的工作溫度範圍。

 

噪聲與 EMI 輻射問題

　　

盡管開關穩壓器比線性穩壓器產生較大噪聲，但是開關穩壓器的效率卻高得多。現在已經證明
，在很多敏感應用中

，噪聲和 EMI 是shi可ke管guan理li的de

，隻zhi要yao開kai關guan按an預yu期qi工gong作zuo就jiu行xing。如ru果guo一yi個ge開kai關guan穩wen壓ya器qi在zai正zheng常chang工gong作zuo模mo式shi時shi以yi恒heng定ding頻pin率lv開kai關guan，切qie換huan邊bian緣yuan是shi幹gan淨jing並bing可ke預yu測ce的de，沒mei有you過guo衝chong或huo高gao頻pin振zhen鈴ling，那na麼me就jiu可ke以yi最zui大da限xian度du減jian小xiao EMI。小封裝尺寸和高工作頻率可以實現小且緊湊的布局，這也最大限度地減小了 EMI 輻射。此外，如果穩壓器可以采用低 ESR 陶瓷電容器
，那麼輸入和輸出電壓紋波都可以最大限度地減小，這種紋波是係統中噪聲的附加來源。

 

負載突降時不被損壞的能力

 

“負載突降”指的是在交流發電機給電池充電時電池電纜斷接的情形。圖2顯示了由負載突降引起的典型電流脈衝。這種突然斷接可能產生高達60V的瞬態電壓尖峰
，因為交流發電機試圖給電池完全充電。交流發電機上的瞬態電壓抑製器通常把總線電壓“箝位”於36V和60V之間，因而使得交流發電機的下遊器件主端DC/DC轉換器能夠承受 60V 的瞬態“尖峰”。由於希望這些轉換器以及由這些轉換器供電的子係統在瞬態事件發生期間和發生以後正常工作，所以DC/DC轉換器能夠處理這種高瞬態電壓是至關重要的。目前有各種可在外部實施的“保護”電路（通常是瞬態電壓抑製器），但是這些電路增加了成本並需要占用寶貴的電路板空間。淩特公司的高壓開關穩壓器都能承受高達60V的瞬態電壓，同時在不對係統性能或可靠性造成影響的前提下維持輸出穩定。一般情況下，這些穩壓器都是降壓型或降壓-升壓型轉換器
，可經受由充電/電池係統中斷引起的汽車電池和交流發電機的電壓置換。

 

 

● 負載突降瞬態是由正在充電的電池意外斷接引起的電壓尖峰。

● 負載突降瞬態規格為 36V ~ 60V，但是取決於具體使用的是哪一代電源以及所用的控製方法。

● 如果不加抑製，負載突降瞬態可能損壞電源總線上的很多電子元件。

　　

具有內在高壓瞬態和高效率要求的汽車子係統對電源設計提出了越來越高的要求。這些電源必須在非常緊湊的占板麵積上提供大功率、高效率和低噪聲
，而且必須在寬輸入電壓範圍內維持高效率。有些 DC/DC 轉zhuan換huan器qi解jie決jue方fang案an在zai高gao輸shu入ru電dian壓ya時shi可ke以yi滿man足zu上shang述shu部bu分fen要yao求qiu，但dan是shi它ta們men在zai低di輸shu入ru電dian壓ya時shi無wu法fa保bao持chi高gao效xiao率lv。很hen多duo這zhe類lei轉zhuan換huan器qi都dou有you頻pin率lv補bu償chang電dian路lu
，需xu要yao笨ben重zhong的de輸shu入ru和he輸shu出chu電dian容rong器qi，這zhe不bu僅jin增zeng大da了le解jie決jue方fang案an的de總zong體ti尺chi寸cun，而er且qie還hai導dao致zhi高gao輸shu出chu紋wen波bo電dian壓ya。

　　

淩特公司最近推出的DC/DC轉換器LT3434解決了上述汽車導航應用的很多關鍵問題，它屬於一個不斷擴大的 60V單片降壓型開關穩壓器係列。LT3434工作在3.3V~60V的寬輸入電壓範圍
，參見圖 3。它在負載電流高達2.5A 時仍具有高效率。在所有電壓
、負載和溫度條件下，其基準準確度均為±2%。

 

 

由於具有能以突發模式（BurstMode）工作的特點，就 12V~3.3V應用而言，其靜態電流低於 100uA。該器件采用小型扁平 TSSOP 封feng裝zhuang
，具ju有you非fei常chang低di的de熱re阻zu，允yun許xu設she計ji占zhan板ban麵mian積ji小xiao的de方fang案an。最zui後hou
，它ta采cai用yong電dian流liu模mo式shi拓tuo撲pu以yi獲huo得de良liang好hao的de瞬shun態tai響xiang應ying和he容rong易yi實shi現xian補bu償chang，以yi及ji用yong獲huo得de專zhuan利li的de電dian路lu在zai所suo有you占zhan空kong比bi條tiao件jian下xia保bao持chi恒heng定ding峰feng值zhi開kai關guan電dian流liu。開kai關guan頻pin率lv是shi恒heng定ding的de 200kHz，而且該器件也可以與更高的頻率同步。它在汽車溫度範圍內提供嚴格穩定的電壓，並具有電源良好/複位

、軟啟動和 UVLO 功能。該集成電路可為汽車降壓型應用組成電流高達 2.5A 和堅固、高效且占板麵積小的解決方案。

 

結論

　　

盡管汽車導航係統設計非常複雜，而且要求高性能模擬DC/DC轉換器，但是無需驚慌。像淩特公司這樣的供應商正在推出一批“新潮”穩壓器，這些穩壓器兼有大量關鍵功能
，使電源設計對係統工程師來說不再那麼傷腦筋了。

 

 

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