近年來，汽車電子在汽車系統(tǒng)設計中變得越來越重要。我們很可能聽說過便利功能的增加、信息娛樂設計的改進、駕駛員輔助系統(tǒng)和自動駕駛汽車設計的增長。為了推動汽車系統(tǒng)的創(chuàng)新，每個新設備都必須針對更小、更嚴格的設計要求進行優(yōu)化。這對提供這些應用程序的電源樹意味著什么？

以帶有觸覺反饋的發(fā)光二極管 (LED) 頂燈為例。該系統(tǒng)需要一個 5V 電源軌來為提供 LED 的 LED 驅動器和控制偏心旋轉質量 (ERM) 電機的觸覺驅動器供電。LED 和觸覺驅動器是電流密集型的，需要大約 2A。由于在此負載下保持系統(tǒng)冷卻所需的高效率，降壓轉換器是提供此電流的最佳選擇。汽車 ECU 的大腦是一個 3.3V 微控制器 (MCU)，電流需求僅為 150mA。雖然 ECU 可以在汽車點火開關關閉時切換到待機模式以節(jié)省電力，但 MCU 可能需要保持活動狀態(tài)以處理通信和喚醒功能。

在 LED 頂燈示例中，我們將使用降壓轉換器為 5V 電源軌供電，而 LDO 負責 3.3V 電源軌，如圖 1 所示。在一個芯片上集成兩個電源軌可實現非常小的解決方案尺寸并增加了一項有助于提高系統(tǒng)效率的功能：LDO 自動源。當降壓轉換器啟用時，開關穩(wěn)壓器的輸出為 LDO 供電，從而最大限度地降低壓降、功耗和熱耗散。

對于這些應用，我們可以選擇低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器作為最具成本效益的組件，以提供低電流，同時為噪聲敏感的微處理器提供干凈的電源軌。但是為了支持待機模式，LDO 直接連接到汽車電池，會產生很大的壓降。

我使用了一個示例應用程序，該應用程序需要較高電壓軌上的高電流和較低電壓軌上的低電流。但是，如果情況相反，高壓軌只需要很小的電流，而大部分系統(tǒng)負載通過較低的電壓軌供電呢？

汽車系統(tǒng)的一個常見要求是保持通信，通常由運行在 5V 的控制器局域網 (CAN) 收發(fā)器處理，即使在系統(tǒng)的其余部分關閉時也是如此——這是待機低電壓的完美場景提供穩(wěn)定的 5V 電壓軌的壓差穩(wěn)壓器 (LDO)。系統(tǒng)的其他組件通常以相同或更低的電壓運行，但需要更高的電流，例如微控制器、存儲器、發(fā)光二極管 (LED) 驅動器、電機驅動器、附加接口或負載點電壓監(jiān)管機構。

在我的兩部分系列的這一部分中，應用示例是汽車平視顯示器 (HUD)。HUD 的電源樹由兩條具有不同電流要求的電源軌組成。5V 電源軌需要最大 100mA 的電流來為始終開啟的 CAN 收發(fā)器供電。所有其他負載均由 3.3V 電源軌供電。一個低壓電源管理集成電路 (IC) 運行在 3.3V 電壓軌上并吸收高達 2A 的電流，為微處理器和雙倍數據速率 (DDR) 存儲器以及系統(tǒng)的其余部分供電，如圖 1 所示.

如今，HUD 單元通常通過使用分立降壓和 LDO 解決方案來解決這些要求，但汽車儀表板頂部的可用空間極為有限。節(jié)省的每一寸板面空間都直接有利于乘客，增加了車內空間。大小真的很重要。通過將分立解決方案集成到一個芯片中并使用組合的降壓轉換器和 LDO 穩(wěn)壓器來尋址電源樹，解決方案的尺寸可以減少 25% 以上。

使用集成解決方案時，我們無需犧牲分立實現的優(yōu)勢：降壓和 LDO 都可以單獨激活，并且能夠直接連接到電池，從而在為電源軌。 

圖 1：汽車 HUD 框圖

TPS65321-Q1 是一種單芯片解決方案，能夠在正常運行期間為 HUD 系統(tǒng)的兩個電壓軌供電，同時還能保持較高的電壓軌工作，并在待機模式下通過 LDO 為 5V CAN 收發(fā)器供電，靜態(tài)電流小于35μA 典型值。

解決方案尺寸減小和離散功能集成是所有汽車系統(tǒng)的趨勢。我們可以在幾乎所有汽車應用中找到類似的電源樹要求和用例，包括信息娛樂、高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、車身電子和遠程信息處理系統(tǒng)。