隨著汽車上的電子產品越來越多,如電子后視鏡、平視顯示器、液晶儀表盤、觸摸板等,帶來的耗電也越來越多,而傳統的燃油車電池和發電機能夠提供的電量卻沒有提升,所以對芯片的低功耗,節能化要求是越來越高了。
在節能化上,汽車上的電子設備種類多樣,作電壓也不盡相同,這時就需要加入電源IC,將電池輸出的電壓轉換為電子設備需要的工作電壓。我們知道,在傳統燃油汽車上有兩個電源,分別是發電機和電池,輸出電壓范圍一般是10V~16V,這就需要在中間接入一系列的一次電源與二次電源,將電池電壓轉換為適合后段元器件的電壓。這里的一次電源與二次電源就是電源IC。
日前,羅姆面向ADAS相關的傳感器、攝像頭、雷達、汽車信息娛樂系統及儀表盤等,開發出包括12款機型在內的車載一次DC/DC轉換器“BD9P系列”產品。新產品采用ROHM自有的電源技術“Nano Pulse Control”,并采用新型控制方式,同時具備原本存在矛盾關系的高速響應和高效率優勢,有效地解決了上述挑戰。
BD9P系列三大特點,應對市場節能化需求
“BD9P系列”可在電池的輸入電壓波動時穩定工作,與普通產品相比,能夠將電壓波動時的輸出過沖抑制在1/10以內,因此不再需要添加以往作為過沖對策所必需的輸出電容器。據介紹,羅姆公司新推出的車載一次”DC/DC轉換器“BD9P系列主要有如下三個特點:
其一:穩定工作,即使電池電壓波動時也不會過沖
汽車引擎發動時,電壓波動時比較劇烈的,如果電壓過高,可能會導致后面連接負載的芯片過壓損壞,為此,在一些設計方案中就會增加過沖電容。
而采用羅姆的這款新產品,就可以完全避免這個問題,從而減少過沖電容的使用,降低用戶成本。
汽車的電池電壓在引擎發動時會有較大的波動。一次級電壓輸出波形對比,綠色是電池電壓,藍色是普通產品輸出電壓的表現,紅色是BD9P系列傳輸電壓的表現。當引擎發動時,電池電壓下降到谷底;引擎停止時,電池電壓恢復正常。
在電池電壓恢復正常的過程中,普通DC/DC轉換器產品的會出現過沖現象,輸出電壓有一瞬間會升高,導致后面連接的元器件過壓損壞。
其二:高效率,在更寬的負載電流范圍實現高效率
搭載了采用新型控制方式的電路,用低于普通產品的驅動電流即可充分實現高速響應。這不僅使高負載時的轉換效率高達92%(輸出電流1A時),而且使輕負載時的轉換效率也達到85%(1mA時)。從輕負載到高負載均實現了非常出色的高效率,因此無論是引擎停止時還是行駛時,都非常有助于降低應用產品的功耗。
BD9P系列利用新技術,降低電路內部電流,使消耗電流降至以往的1/3左右,約10μA以下;既堅固了高速響應,同時又可以實現高效率。
BD9P系列與兩款普通產品的功率轉換效率對比,粉色區域代表負載較低的情況,可以看到BD9P系列在1mA負載電流下,功率轉換效率可達85%;高負載情況下,BD9P系列在1A負載電流下,功率轉換效率高達92%;從輕負載到高負載,BD9P系列都實現了出色的高效率。
其三:高壓降比,采用“Nano Pulse Control”技術,實現更高降噪比
ROHM自有的超高速脈沖控制技術“Nano Pulse Control”,始終在不干擾AM廣播頻段(1.84MHz Max.)的2.2MHz工作,對于最大40V的高電壓輸入,還實現了由后段元器件驅動的3.3V~5.0V級穩定輸出。此外,還內置展頻功能,可降低噪聲峰值,因此非常適用于對輻射噪聲要求尤為嚴格的車載應用。
這款產品目前提供兩種封裝形式QFN和SOP封裝,QFN偏向小型化,而一般客戶會根據自己產線的情況或者PCB面積情況選擇不同封裝,而SOP帶引腳,可靠性和散熱性上也更好一些,可以滿足客戶不同產線或PCB對封裝的要求。
在車載應用里,一些產品對輻射噪聲有嚴格要求。紅色虛線框中的噪聲頻段是AM廣播頻段,最高是1.84MHz。BD9P系列的工作頻率是2MHz,不會對其產生干擾。而且工作頻率高的DC/DC轉換器,在外圍選型時,可以用更小的電感器件,進一步實現了客戶小型化的需求。另外,BD9P系列還內置了展頻功能;打開此功能,可使尖峰噪音得到較大改善,更有利于解決EMC噪音干擾。
參考設計REFRPT001及各種工具
為了幫助工程師盡快上手這款產品,羅姆已推出了參考設計和“ROHM Solution Simulator”仿真工具,“ROHM Solution Simulator”是一款在線仿真工具,工程師可以免費試用,從而幫助工程師大大減少在電路設計、電路板設計、降噪設計、熱設計、仿真等各設計階段的設計工時。
該參考設計的應用場景是給ADAS或者是inFORM模塊所需的電源系統來供電,比如給CAN供電、MCU供電和SOC供電。這塊板子上還搭載了ROHM的監視IC,在芯片的最上方和最下方,每一個監視IC可以監控四路的電源輸出,這樣板子上搭載的八路電源都可以得到監控,一旦發生故障對應的LED指示燈就會被點亮。
參考設計評估板的設計方案和測試報告在官網可以查看,開發者可以利用參考板、官方開發工具以及ROHM免費提供的在線仿真工具“ROHM Solution Simulator”,實現接近實際使用的仿真,大幅減少應用產品的設計負擔。
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