現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)步，例如衛(wèi)星廣播、觸摸屏、導(dǎo)航系統(tǒng)、藍(lán)牙、高清電視、集成式手機(jī)、媒體播放器和視頻游戲系統(tǒng)，都提升了駕駛體驗(yàn)。全球每年生產(chǎn)超過5,000萬輛汽車，其中大部分都有某些類型的集成式信息娛樂系統(tǒng)。從電源角度來看，基本的信息娛樂控制臺可能需要幾個(gè)低壓電源軌，總電流達(dá)到幾安培，而一流的控制臺可能需要更多電源軌。傳統(tǒng)上，這些電壓軌和電流由很多分立式電源穩(wěn)壓器IC或者大型過度集成的電源管理集成電路(PMIC)提供。不過，這類大型PMIC提供的電壓軌常常多于所需，占用面積很大，而且對某些軌的供電常常不足。因此，需要能提供占板面積很小的多輸出IC解決方案，而且這類IC要提供很多可配置和供電適度的電壓軌。此外，如果這類IC能以各種不同的方式配置，以適應(yīng)在開發(fā)過程中可能出現(xiàn)的電源要求的變化，就會有更大的優(yōu)勢。由于創(chuàng)新性電路設(shè)計(jì)，這類IC現(xiàn)在已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)了。
汽車信息娛樂系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
汽車應(yīng)用的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)富有挑戰(zhàn)性，這有很多原因：空間高度受限，工作溫度范圍必須很寬，必須最大限度地降低噪聲，必須容許電池瞬態(tài)，質(zhì)量必須很高。既然集成度必須很高，那么就需要高效節(jié)能的組件。汽車儀表板上有各種電子系統(tǒng)，相當(dāng)擁擠，再加上很高的環(huán)境工作溫度，所以溫度監(jiān)視成了關(guān)鍵要求，尤其是涉及電源管理組件的工作溫度時(shí)。如果能向系統(tǒng)控制器報(bào)警，通知控制器發(fā)生了過熱情況，就可以通過軟件關(guān)閉少量電路功能，或者降低處理器性能以及顯示器、網(wǎng)絡(luò)通信等其他大功率組件的性能，以此減輕過熱問題。
今天的汽車儀表板常常擠滿了大量噪聲源和溫度敏感源，例如無線電、藍(lán)牙、GPS和基于手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連接。因此，至關(guān)重要的是，這個(gè)環(huán)境中的所有電路(包括電源)都不能產(chǎn)生過多的熱量或EMI。在很多情況下，都有嚴(yán)格的電磁兼容性(EMC)要求，其中涵蓋了輻射與傳導(dǎo)噪聲、抗輻射與傳導(dǎo)性或輻射與傳導(dǎo)敏感性以及靜電放電(ESD)。在一個(gè)可能的PMIC設(shè)計(jì)中，要符合所有這些要求，就會牽涉很多性能問題。有些要求是簡單易懂的，例如要求DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓器以AM無線電頻段以外的固定頻率工作。然而，還有一些要求難以滿足，例如調(diào)節(jié)內(nèi)部功率FET的轉(zhuǎn)換率，以最大限度地降低DC/DC轉(zhuǎn)換器開關(guān)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換引起的輻射噪聲。
此外，今天很多嵌入式系統(tǒng)和先進(jìn)的處理器在電源啟動和加到各種不同的電路上時(shí)，都要求受控和精心設(shè)計(jì)的排序。排序方法要簡單并能為系統(tǒng)提供靈活性，這樣才能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更容易，而且能確保系統(tǒng)可靠性，并允許單個(gè)PMIC滿足更多的系統(tǒng)要求，而不僅是特定處理器的要求。
“功能蔓延”指的是即產(chǎn)品規(guī)格(例如：輸入和輸出電壓以及輸出電流等)隨著開發(fā)周期的推進(jìn)而發(fā)生的變化，這會嚴(yán)重破壞IC及相關(guān)分立組件的選擇。當(dāng)電路板布局確定后，要改變系統(tǒng)的性能規(guī)格時(shí)，在最好的情況下，也許通過更換可調(diào)輸出轉(zhuǎn)換器上的幾個(gè)電阻器，就可以微調(diào)電壓了。在最壞情況下，因?yàn)樾碌妮敵鲭娏饕蟪^了已采用IC的開關(guān)電流額定值，也許需要用管腳引出線不兼容的IC替換幾個(gè)IC。由于電路板的重新設(shè)計(jì)和重新布局，這將大量導(dǎo)致成本增加及時(shí)間延遲。因此需要高度專業(yè)化、高性能、可配置的電源管理IC，以恰當(dāng)管理電源系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的所有性能優(yōu)勢都得以實(shí)現(xiàn)，并為不可避免的電源系統(tǒng)更改提供靈活性。直到現(xiàn)在為止，還沒有單個(gè)IC能完成這種任務(wù)。
總之，汽車信息娛樂系統(tǒng)設(shè)計(jì)師面臨的主要IC設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括以下各項(xiàng)：
● 在項(xiàng)目開發(fā)階段更改設(shè)計(jì)要求(電壓和電流值)
● 很多系統(tǒng)需要大量<5V的軌
● 在開發(fā)工作結(jié)束之前，每個(gè)軌的電流要求常常是未知的(例如，F(xiàn)PGA有不受軟件影響的ICC)
● 每次修改之后，類似應(yīng)用在DC/DC電流要求上可能有很大差別
● 符合ISO26262規(guī)范要求，該規(guī)范旨在降低與軟件有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，以在汽車中實(shí)現(xiàn)安全功能
● 平衡功耗和多個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成度
● 抵抗從瞬態(tài)到冷車發(fā)動情況的各種嚴(yán)酷電壓變化
● 監(jiān)視電源IC芯片溫度
● 最大限度地減小解決方案尺寸和占板面積
● 最大限度地降低EMI和噪聲輻射
一種簡單的解決方案
過去，多種多輸出PMIC不具備應(yīng)對這類新式系統(tǒng)的靈活性。上面概述了要滿足汽車電源管理IC設(shè)計(jì)限制的任何解決方案都必須具備的條件：集成度很高;具備低壓能力、提供中等電流的降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器;有很寬的工作溫度范圍;有很高的靈活性。設(shè)計(jì)師所需要的是多通道、可配置DC/DC轉(zhuǎn)換器以應(yīng)對所有這些問題，采用單個(gè)器件提供高集成度和可配置性，同時(shí)滿足大量應(yīng)用需求。
