基于开关稳压器的汽车导航系统电源设计

　　理想情况下，节点至外壳的热阻应该较低。如果器件的底面是露铜的并焊接到PC板表面，那么PC板可将热量从器件中传导出去。现在常用具有内部电源平面的 4 层电路板可以实现40℃/W 范围内的热阻。对金属外壳热量有良好传导作用的高环境温度应用可实现的热阻接近10℃/W的典型节点至外壳热阻。这有助于扩大有用的工作温度范围。

噪声与 EMI 辐射问题

　　尽管开关稳压器比线性稳压器产生较大噪声，但是开关稳压器的效率却高得多。现在已经证明，在很多敏感应用中，噪声和 EMI 是可管理的，只要开关按预期工作就行。如果一个开关稳压器在正常工作模式时以恒定频率开关，切换边缘是干净并可预测的，没有过冲或高频振铃，那么就可以最大限度减小 EMI。小封装尺寸和高工作频率可以实现小且紧凑的布局，这也最大限度地减小了 EMI 辐射。此外，如果稳压器可以采用低 ESR 陶瓷电容器，那么输入和输出电压纹波都可以最大限度地减小，这种纹波是系统中噪声的附加来源。

负载突降时不被损坏的能力

“负载突降”指的是在交流发电机给电池充电时电池电缆断接的情形。图2显示了由负载突降引起的典型电流脉冲。这种突然断接可能产生高达60V的瞬态电压尖峰，因为交流发电机试图给电池完全充电。交流发电机上的瞬态电压抑制器通常把总线电压“箝位”于36V和60V之间，因而使得交流发电机的下游器件主端DC/DC转换器能够承受 60V 的瞬态“尖峰”。由于希望这些转换器以及由这些转换器供电的子系统在瞬态事件发生期间和发生以后正常工作，所以DC/DC转换器能够处理这种高瞬态电压是至关重要的。目前有各种可在外部实施的“保护”电路（通常是瞬态电压抑制器），但是这些电路增加了成本并需要占用宝贵的电路板空间。凌特公司的高压开关稳压器都能承受高达60V的瞬态电压，同时在不对系统性能或可靠性造成影响的前提下维持输出稳定。一般情况下，这些稳压器都是降压型或降压-升压型转换器，可经受由充电/电池系统中断引起的汽车电池和交流发电机的电压置换。

● 负载突降瞬态是由正在充电的电池意外断接引起的电压尖峰。

　　● 负载突降瞬态规格为 36V ~ 60V，但是取决于具体使用的是哪一代电源以及所用的控制方法。

　　● 如果不加抑制，负载突降瞬态可能损坏电源总线上的很多电子元件。

　　具有内在高压瞬态和高效率要求的汽车子系统对电源设计提出了越来越高的要求。这些电源必须在非常紧凑的占板面积上提供大功率、高效率和低噪声，而且必须在宽输入电压范围内维持高效率。有些 DC/DC 转换器解决方案在高输入电压时可以满足上述部分要求，但是它们在低输入电压时无法保持高效率。很多这类转换器都有频率补偿电路，需要笨重的输入和输出电容器，这不仅增大了解决方案的总体尺寸，而且还导致高输出纹波电压。

　　凌特公司最近推出的DC/DC转换器LT3434解决了上述汽车导航应用的很多关键问题，它属于一个不断扩大的 60V单片降压型开关稳压器系列。LT3434工作在3.3V~60V的宽输入电压范围，参见图 3。它在负载电流高达2.5A 时仍具有高效率。在所有电压、负载和温度条件下，其基准准确度均为±2%。

由于具有能以突发模式（BurstMode）工作的特点，就 12V~3.3V应用而言，其静态电流低于 100uA。该器件采用小型扁平 TSSOP 封装，具有非常低的热阻，允许设计占板面积小的方案。最后，它采用电流模式拓扑以获得良好的瞬态响应和容易实现补偿，以及用获得专利的电路在所有占空比条件下保持恒定峰值开关电流。开关频率是恒定的 200kHz，而且该器件也可以与更高的频率同步。它在汽车温度范围内提供严格稳定的电压，并具有电源良好/复位、软启动和 UVLO 功能。该集成电路可为汽车降压型应用组成电流高达 2.5A 和坚固、高效且占板面积小的解决方案。
结论

　　尽管汽车导航系统设计非常复杂，而且要求高性能模拟DC/DC转换器，但是无需惊慌。像凌特公司这样的供应商正在推出一批“新潮”稳压器，这些稳压器兼有大量关键功能，使电源设计对系统工程师来说不再那么伤脑筋了。