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车载一次DC/DC转换器三大特点,匹配汽车低功耗化需求!

工程师兵营 来源:电子发烧友 作者:Duke 2020-12-07 15:19 次阅读

随着汽车上的电子产品越来越多,如电子后视镜、平视显示器、液晶仪表盘、触摸板等,带来的耗电也越来越多,而传统的燃油车电池和发电机能够提供的电量却没有提升,所以对芯片的低功耗,节能化要求是越来越高了。

在节能化上,汽车上的电子设备种类多样,作电压也不尽相同,这时就需要加入电源IC,将电池输出的电压转换为电子设备需要的工作电压。我们知道,在传统燃油汽车上有两个电源,分别是发电机和电池,输出电压范围一般是10V~16V,这就需要在中间接入一系列的一次电源与二次电源,将电池电压转换为适合后段元器件的电压。这里的一次电源与二次电源就是电源IC。

日前,罗姆面向ADAS相关的传感器、摄像头、雷达、汽车信息娱乐系统及仪表盘等,开发出包括12款机型在内的车载一次DC/DC转换器“BD9P系列”产品。新产品采用ROHM自有的电源技术“Nano Pulse Control”,并采用新型控制方式,同时具备原本存在矛盾关系的高速响应和高效率优势,有效地解决了上述挑战。

BD9P系列三大特点,应对市场节能化需求

“BD9P系列”可在电池的输入电压波动时稳定工作,与普通产品相比,能够将电压波动时的输出过冲抑制在1/10以内,因此不再需要添加以往作为过冲对策所必需的输出电容器。据介绍,罗姆公司新推出的车载一次”DC/DC转换器“BD9P系列主要有如下三个特点:

其一:稳定工作,即使电池电压波动时也不会过冲

汽车引擎发动时,电压波动时比较剧烈的,如果电压过高,可能会导致后面连接负载的芯片过压损坏,为此,在一些设计方案中就会增加过冲电容

而采用罗姆的这款新产品,就可以完全避免这个问题,从而减少过冲电容的使用,降低用户成本。

汽车的电池电压在引擎发动时会有较大的波动。一次级电压输出波形对比,绿色是电池电压,蓝色是普通产品输出电压的表现,红色是BD9P系列传输电压的表现。当引擎发动时,电池电压下降到谷底;引擎停止时,电池电压恢复正常。

在电池电压恢复正常的过程中,普通DC/DC转换器产品的会出现过冲现象,输出电压有一瞬间会升高,导致后面连接的元器件过压损坏。

其二:高效率,在更宽的负载电流范围实现高效率

搭载了采用新型控制方式的电路,用低于普通产品的驱动电流即可充分实现高速响应。这不仅使高负载时的转换效率高达92%(输出电流1A时),而且使轻负载时的转换效率也达到85%(1mA时)。从轻负载到高负载均实现了非常出色的高效率,因此无论是引擎停止时还是行驶时,都非常有助于降低应用产品的功耗。

BD9P系列利用新技术,降低电路内部电流,使消耗电流降至以往的1/3左右,约10μA以下;既坚固了高速响应,同时又可以实现高效率。

BD9P系列与两款普通产品的功率转换效率对比,粉色区域代表负载较低的情况,可以看到BD9P系列在1mA负载电流下,功率转换效率可达85%;高负载情况下,BD9P系列在1A负载电流下,功率转换效率高达92%;从轻负载到高负载,BD9P系列都实现了出色的高效率。

其三:高压降比,采用“Nano Pulse Control”技术,实现更高降噪比

ROHM自有的超高速脉冲控制技术“Nano Pulse Control”,始终在不干扰AM广播频段(1.84MHz Max.)的2.2MHz工作,对于最大40V的高电压输入,还实现了由后段元器件驱动的3.3V~5.0V级稳定输出。此外,还内置展频功能,可降低噪声峰值,因此非常适用于对辐射噪声要求尤为严格的车载应用。

这款产品目前提供两种封装形式QFN和SOP封装,QFN偏向小型化,而一般客户会根据自己产线的情况或者PCB面积情况选择不同封装,而SOP带引脚,可靠性和散热性上也更好一些,可以满足客户不同产线或PCB对封装的要求。

在车载应用里,一些产品对辐射噪声有严格要求。红色虚线框中的噪声频段是AM广播频段,最高是1.84MHz。BD9P系列的工作频率是2MHz,不会对其产生干扰。而且工作频率高的DC/DC转换器,在外围选型时,可以用更小的电感器件,进一步实现了客户小型化的需求。另外,BD9P系列还内置了展频功能;打开此功能,可使尖峰噪音得到较大改善,更有利于解决EMC噪音干扰。

参考设计REFRPT001及各种工具

为了帮助工程师尽快上手这款产品,罗姆已推出了参考设计和“ROHM Solution Simulator仿真工具,“ROHM Solution Simulator”是一款在线仿真工具,工程师可以免费试用,从而帮助工程师大大减少在电路设计、电路板设计、降噪设计、热设计、仿真等各设计阶段的设计工时。

该参考设计的应用场景是给ADAS或者是inFORM模块所需的电源系统来供电,比如给CAN供电、MCU供电和SOC供电。这块板子上还搭载了ROHM的监视IC,在芯片的最上方和最下方,每一个监视IC可以监控四路的电源输出,这样板子上搭载的八路电源都可以得到监控,一旦发生故障对应的LED指示灯就会被点亮。

参考设计评估板的设计方案和测试报告在官网可以查看,开发者可以利用参考板、官方开发工具以及ROHM免费提供的在线仿真工具“ROHM Solution Simulator”,实现接近实际使用的仿真,大幅减少应用产品的设计负担。

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