平衡高压汽车电源应用的功率需求

当今车辆中类似智能手机的体验是以计算能力的价格为代价的。从始终在线的数字仪表板到信息娱乐集线器和融合电子控制单元 （ECU），这些应用依赖于复杂的算法和计算，这些算法和计算需要处理器提供高水平的计算能力。在最近的过去，典型的汽车片上系统（SoC）消耗20W的功率。现在，您需要准备好支持来自多个芯片的数百瓦功率。这意味着管理其电源需要微妙的平衡，以满足低功耗、高效率和电磁干扰 （EMI） 抑制等需求。

这里有两个关键考虑因素：

您需要能够驱动更高功率的金属氧化物半导体场效应晶体管 （MOSFET），这些晶体管在数字 IC 内部提供电源开关，为这些应用提供计算能力

您还必须管理功耗、效率、EMI 和解决方案尺寸等参数，以产生所需的性能

汽车电源管理IC（PMIC）需要增强栅极驱动、动态电压调节和卓越的瞬态性能，以优化SoC的性能。对于降压控制器，这就需要强大的栅极驱动，以驱动高功率MOSFET栅极的输入。对于功率组件来说，高效率也很重要。实现此目的的一种方法是选择具有低静态电流的电源组件，因为将始终接通的器件的待机电流保持在最低水平可以降低整体功耗。良好的热性能、最小的功率损耗和更低的工作温度是评估这些高压应用的器件时要考虑的其他特性。

考虑到车辆恶劣的电气环境，EMI缓解始终很重要。汽车原始设备制造商有责任确保其车辆中的电子子系统不会发出过多的EMI，并且这些系统不会受到其他子系统噪声的过度影响。有多种技术可以解决EMI问题，但许多技术确实需要权衡取舍。例如，使用电容更大的元件可以抑制负载瞬变的电压纹波;然而，具有更大电容的汽车级元件价格昂贵。另一种策略是使用金属外壳保护子系统免受辐射，但这种方法增加了设计的成本和重量。

通常，用于高压汽车应用的PMIC连接到车辆的铅酸电池上。该电池的工作电压范围为9V至16V，但具有瞬态条件，可能导致其低至4V和高达40V。因此，PMIC应该能够在车辆的整个生命周期内处理高输入电压以及抛负载事件。转换器非常适合需要小于 6A 至 8A 电流的电源，而控制器则适用于 10A 或更高的应用，因为它们具有外部 FET。外部 FET 的 R 要低得多DS（ON）与集成FETS的转换器相比，效率更高，散热更好。

如今的转换器受到封装内部成本、效率和散热的限制。通常，控制器具有更大的解决方案尺寸，外部FET也使解决EMI更具挑战性。Maxim最近扩展了其汽车PMIC产品组合，推出了新型高压降压转换器和高压多相控制器，克服了本文讨论的关键电源设计挑战。降压转换器可以在具有更简单、功能较弱的处理器的应用中管理直流电源，而降压控制器则非常适合具有更强大处理器的应用。新白皮书《应对高压汽车电源应用的挑战》讨论了MAX20004/6/8同步降压转换器、MAX20034双路同步降压控制器和MAX20098同步降压控制器如何应对高压汽车应用的设计挑战。

审核编辑：郭婷