使用宽频VIN集成降压器和LDO为汽车充电的原理

近些年来，车用电子设备在汽车系统设计中的重要性越来越大。您可能也会经常听说，汽车拥有的越来越多的便利功能，更先进的信息娱乐、驾驶员辅助系统以及无人驾驶车领域的长足进步。为推动汽车系统的创新，必须优化每一个新设备的体积，以满足越发严苛的设计要求。但这对为各种设备供电的树状电源网络（power tree）又意味着什么呢？

在本文的上篇和下篇, 我将探讨创新是如何改变车用电子设备市场，以及TI是如何通过整合降压转换器和LDO，帮助解决这一领域一个普遍存在的设计问题。

大多数的电子控制装置（ECUs）至少要配置两条调节轨道才能为系统各部件高效供电。虽然要求有两条轨道，但这两条轨道对电流的要求却相差很大。

以带触觉反馈的LED顶灯为例。该设备的供电系统要求一个5V轨道同时给LED驱动器和控制着偏转质量马达（ERM）的触觉驱动器提供电能。LED和触觉驱动器均为电流密集型设备，对电流的要求大约为2A。使用降压转换器是提供此类电流的最佳选择，这是由于它能实现高效的电流转换，以保证系统在此荷载下不会出现发热现象。汽车ECU的核心组件是一个电压为3.3V、但电流需求量仅为150mA的微控制器（MCU）。当汽车熄火后，尽管该MCU可以切换到待机省电模式，但因为还要处理通讯与唤醒功能，因此不能彻底关闭。

针对这些应用，您可以选择使用低压差稳压器（LDO）。作为最具性价比的电子元件，LDO既可以提供弱电流，同时也能为易受噪音滋扰的微处理器提供一条清洁的供电轨道。但在待机模式下，LDO将与汽车电池直接连接，这会导致电压大幅跌落。既然LDO不是为微控制器供电的最高效方案，您能针对总耗电量提出一些优化方案吗？

使用TPS65320C-Q1，您可以直接通过电池以这种方式为系统供电。 该产品可支持从3.6V到36V范围内的输入电压，并拥有两条输出轨道：一条为3.2A的降压转换器，可以10%的转换精度实现从100kHz到2.5kHz范围内的频率转换， ；另一条为289mA的LDO。这两条轨道被集成到一个小型的14-引脚薄型小外形尺寸封装（HTSSOP)中。

以车内LED顶灯为例，您可以使用降压转换器为5V的轨道供电，LDO使用到3.3V的轨道，如图1中所示。将两条轨道集成到一个小小的芯片内，不仅节约了空间，同时也增加了一个提高系统用电效率的功能：LDO自动电源。当降压转换器开始工作时，开关稳压器将切换输出到LDO的电源，这可使电压降落、电量损耗及热耗散降到最低。

图1：工作状态下汽车车内顶灯工作模块图

当降压转换器处于非工作状态时，LDO仍将处于工作状态，并自动切换到电池电压，以使MCU在系统其它部分均关闭的情况下仍可保持工作状态。其原理就是从LDO获取不到35µA的典型静态电流，如图2所示：

图2：待机状态下汽车车内顶灯工作模块图

您可以在几乎所有的车载设备上看到类似的使用案例，包括信息娱乐、高级驾驶员辅助系统（ADAS）、仪表盘及车身电子系统。

您是否有完全相反的要求：即在5V轨道上要求100mA电流，但是在3.3V的轨道上要求2A的电流？敬请关注本文下篇，届时我会讨论宽泛VIN集成式降压转换器和LDO是如何为您的汽车系统提供电力的。

审核编辑：郭婷