【導讀】近些年來(lái)，車(chē)用電子設備在汽車(chē)系統設計中的重要性越來(lái)越大。您可能也會(huì )經(jīng)常聽(tīng)說(shuō)，汽車(chē)擁有的越來(lái)越多的便利功能，更先進(jìn)的信息娛樂(lè )、駕駛員輔助系統以及無(wú)人駕駛車(chē)領(lǐng)域的長(cháng)足進(jìn)步。為推動(dòng)汽車(chē)系統的創(chuàng )新，必須優(yōu)化每一個(gè)新設備的體積，以滿(mǎn)足越發(fā)嚴苛的設計要求。但這對為各種設備供電的樹(shù)狀電源網(wǎng)絡(luò )（power tree）又意味著(zhù)什么呢？
在本文的上篇和下篇, 我將探討創(chuàng )新是如何改變車(chē)用電子設備市場(chǎng)，以及TI是如何通過(guò)整合降壓轉換器和LDO，幫助解決這一領(lǐng)域一個(gè)普遍存在的設計問(wèn)題。
大多數的電子控制裝置（ECUs）至少要配置兩條調節軌道才能為系統各部件高效供電。雖然要求有兩條軌道，但這兩條軌道對電流的要求卻相差很大。
以帶觸覺(jué)反饋的LED頂燈為例。該設備的供電系統要求一個(gè)5V軌道同時(shí)給LED驅動(dòng)器和控制著(zhù)偏轉質(zhì)量馬達（ERM）的觸覺(jué)驅動(dòng)器提供電能。LED和觸覺(jué)驅動(dòng)器均為電流密集型設備，對電流的要求大約為2A。使用降壓轉換器是提供此類(lèi)電流的最佳選擇，這是由于它能實(shí)現高效的電流轉換，以保證系統在此荷載下不會(huì )出現發(fā)熱現象。汽車(chē)ECU的核心組件是一個(gè)電壓為3.3V、但電流需求量?jì)H為150mA的微控制器（MCU）。當汽車(chē)熄火后，盡管該MCU可以切換到待機省電模式，但因為還要處理通訊與喚醒功能，因此不能徹底關(guān)閉。
針對這些應用，您可以選擇使用低壓差穩壓器（LDO）。作為最具性?xún)r(jià)比的電子元件，LDO既可以提供弱電流，同時(shí)也能為易受噪音滋擾的微處理器提供一條清潔的供電軌道。但在待機模式下，LDO將與汽車(chē)電池直接連接，這會(huì )導致電壓大幅跌落。既然LDO不是為微控制器供電的最高效方案，您能針對總耗電量提出一些優(yōu)化方案嗎？
使用TPS65320C-Q1，您可以直接通過(guò)電池以這種方式為系統供電。 該產(chǎn)品可支持從3.6V到36V范圍內的輸入電壓，并擁有兩條輸出軌道：一條為3.2A的降壓轉換器，可以10%的轉換精度實(shí)現從100kHz到2.5kHz范圍內的頻率轉換， ；另一條為289mA的LDO。這兩條軌道被集成到一個(gè)小型的14-引腳薄型小外形尺寸封裝（HTSSOP)中。
以車(chē)內LED頂燈為例，您可以使用降壓轉換器為5V的軌道供電，LDO使用到3.3V的軌道，如圖1中所示。將兩條軌道集成到一個(gè)小小的芯片內，不僅節約了空間，同時(shí)也增加了一個(gè)提高系統用電效率的功能：LDO自動(dòng)電源。當降壓轉換器開(kāi)始工作時(shí)，開(kāi)關(guān)穩壓器將切換輸出到LDO的電源，這可使電壓降落、電量損耗及熱耗散降到最低。
圖1：工作狀態(tài)下汽車(chē)車(chē)內頂燈工作模塊圖
當降壓轉換器處于非工作狀態(tài)時(shí)，LDO仍將處于工作狀態(tài)，并自動(dòng)切換到電池電壓，以使MCU在系統其它部分均關(guān)閉的情況下仍可保持工作狀態(tài)。其原理就是從LDO獲取不到35µA的典型靜態(tài)電流，如圖2所示：
圖2：待機狀態(tài)下汽車(chē)車(chē)內頂燈工作模塊圖
您可以在幾乎所有的車(chē)載設備上看到類(lèi)似的使用案例，包括信息娛樂(lè )、高級駕駛員輔助系統（ADAS）、儀表盤(pán)及車(chē)身電子系統。
您是否有完全相反的要求：即在5V軌道上要求100mA電流，但是在3.3V的軌道上要求2A的電流？敬請關(guān)注本文下篇，屆時(shí)我會(huì )討論寬泛VIN集成式降壓轉換器和LDO是如何為您的汽車(chē)系統提供電力的。
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