隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和科技的迅速迭代,，汽車電氣化已成為未來發(fā)展的主要趨勢(shì)。電源管理芯片作為汽車電氣化的核心組成部分,，正扮演著越來越重要的角色,，市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大的同時(shí)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。為應(yīng)對(duì)變化的電氣化市場(chǎng)需求,，電源管理芯片行業(yè)正在不斷推出更加高效,、安全、小型化的產(chǎn)品,。全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商WT文曄科技,，在電池管理領(lǐng)域深耕多年，擁有豐富的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)積淀,，在此推薦一款ADI的先進(jìn)電源管理芯片,。

WT文曄高級(jí)技術(shù)支持工程師Kenty Luo表示，借助汽車電氣化,、數(shù)字座艙,、網(wǎng)絡(luò)和連接等前沿技術(shù)，ADI的解決方案助力實(shí)現(xiàn)了更安全的交通出行,、功能更豐富的座艙體驗(yàn),，以及更高效的電動(dòng)汽車性能,。ADI提供的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和智能電源管理功能，可實(shí)現(xiàn)靈活且可擴(kuò)展的平臺(tái)解決方案,，在精密檢測(cè),、邊緣處理、軟件和無線技術(shù)方面持續(xù)創(chuàng)新,，以獲得實(shí)時(shí)的技術(shù)見解,，致力于重新定義在整個(gè)汽車生態(tài)系統(tǒng)中創(chuàng)造和傳遞價(jià)值的方式。Kenty針對(duì)“高性能,、功能安全,、合作開發(fā)、小尺寸+低成本”四大關(guān)鍵要素展開介紹,，并推薦了相關(guān)器件,。

高性能

高效率是汽車電氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。電源管理芯片需要高效地轉(zhuǎn)換電能,，最大限度地減少能量損失,，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率。高性能的電源管理芯片能在不同工作負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)換,，有助于減少能源損耗和提高整體組件效率,。

汽車電源芯片高性能的第一大優(yōu)勢(shì)就是可以盡可能地降低功耗。這是由于汽車電氣化的發(fā)展催生了大量的娛樂功能,，而這些功能要求非常低的靜態(tài)功耗,。因此，電源管理芯片的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是盡量降低靜態(tài)電流,，以延長(zhǎng)電池壽命和延長(zhǎng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間,；與此同時(shí)，還要求芯片擁有更低的電源噪音,。

MAX25232是一款集成了高側(cè)和低側(cè)開關(guān)的小型同步降壓型轉(zhuǎn)換器,，可在3.5V至36V的輸入電壓范圍內(nèi)提供高達(dá)3A的電流，而在無負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流消耗僅為3.5μA,。在正常的6V至18V工作輸入范圍內(nèi),，該器件在FPWM模式下提供±2%的輸出電壓精度。

該轉(zhuǎn)換器具有65ns的超短導(dǎo)通時(shí)間能力,，能夠提供較大的輸入至輸出轉(zhuǎn)換比,。電壓質(zhì)量可以通過觀察PGOOD信號(hào)來監(jiān)測(cè)。該器件可以在99%占空比低壓差下運(yùn)行,，非常適合汽車和工業(yè)應(yīng)用,。MAX25232還提供5V和3.3V兩種固定輸出電壓。

此外,，該器件可以使用外部電阻分壓器配置為1V至10V輸出電壓,。頻率在內(nèi)部固定為2.1MHz,，因此所需外部元件數(shù)量少，同時(shí)能夠減少輸出紋波,，并確保沒有AM干擾,。與此同時(shí)，還提供400kHz選項(xiàng)以盡量降低開關(guān)損耗和提高效率,。

MAX25232型號(hào)版本采用小型(3mm x 3mm),、12引腳、TDFN封裝,，帶有裸露焊盤,，所需外部元件非常少。在輕負(fù)載時(shí)自動(dòng)進(jìn)入跳躍模式,，空載時(shí)的超低靜態(tài)電流為3.5μA,，還具有展頻調(diào)制能力，可以更大限度地減少調(diào)制頻率導(dǎo)致的電磁輻射,，各項(xiàng)性能都優(yōu)于競(jìng)品,。

功能安全

除了保證汽車電源產(chǎn)品的電氣特性具有優(yōu)勢(shì)之外，ADI產(chǎn)品還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是功能安全,。隨著新能源汽車的不斷發(fā)展,，大家在關(guān)注高性能的同時(shí)也越來越重視安全，這也是對(duì)汽車電源功能模塊的另一大要求,。

ADI公司有能力開發(fā)ASIL-D電源產(chǎn)品解決方案,，有專門的團(tuán)隊(duì)基于ISO26262標(biāo)準(zhǔn)去做功能安全芯片的設(shè)計(jì)和開發(fā)；同時(shí)擁有獨(dú)立的質(zhì)量團(tuán)隊(duì),，能根據(jù)ISO26262在規(guī)定的階段進(jìn)行功能安全評(píng)估，并擁有成熟且專用的功能安全開發(fā)程序和安全計(jì)劃,。

將電源安全芯片設(shè)計(jì)出來后,，ADI可以向客戶提供安全手冊(cè)，以及和客戶審查FMEDA,、危害分析,、安全概念等，以便更好地將功能安全芯片置于整個(gè)系統(tǒng)里,，而且還可以和合作伙伴一起來定義功能安全的需求,、開發(fā)接口協(xié)議/DIA等。

ASIL（Automotive Safety Integrity Level）是汽車安全完整性等級(jí),，最新的ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)是以安全相關(guān)電子電氣系統(tǒng)的特點(diǎn),，基于IEC 61508《安全相關(guān)電氣/電子/可編程電子系統(tǒng)功能安全》制定的道路車輛功能安全標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)為開發(fā)車規(guī)產(chǎn)品提供了一個(gè)符合ASIL的框架,。

ISO 26262是史上第一個(gè)適用于大批量量產(chǎn)產(chǎn)品的功能安全（Functional Safety）標(biāo)準(zhǔn),，僅針對(duì)安全相關(guān)電子電氣系統(tǒng),，包含電機(jī)、電子與軟件零件,，不適用于機(jī)械,、液壓等非電子電氣系統(tǒng)。

ADI專為汽車設(shè)計(jì)的電源產(chǎn)品覆蓋汽車座艙電子和信息娛樂系統(tǒng),、車輛自動(dòng)駕駛和安全,、汽車LED驅(qū)動(dòng)器以及電池管理和動(dòng)力總成等電氣化系統(tǒng)，確保其符合ASIL框架,。根據(jù)市場(chǎng)表現(xiàn),，世健重點(diǎn)推薦當(dāng)前業(yè)界唯一的汽車級(jí)、ASIL-D電源系統(tǒng)檢測(cè)器MAX20480,。

MAX20480是符合ASIL標(biāo)準(zhǔn)的完備SoC電源系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器,，多達(dá)7路電壓監(jiān)測(cè)輸入。每路輸入均具有可編程OV/UV門限,，介于2.5%至10%之間,，精度為±1%。其中兩路輸入具有獨(dú)立的遠(yuǎn)端地檢測(cè)輸入,，通過集成I2C接口支持DVS,。

MAX20480包含可編程靈活上電順序記錄器（FPSR）。該記錄器獨(dú)立儲(chǔ)存上電和斷電時(shí)標(biāo),，支持開/關(guān)和休眠/待機(jī)電源排序,。該器件既包含可編程質(zhì)詢/應(yīng)答看門狗，可通過I2C接口訪問,，也包括可編程低電平有效RESET輸出,。

與獨(dú)立IC或分立式元件相比，MAX20480在提高可靠性的同時(shí)能大幅降低系統(tǒng)尺寸和元件數(shù)量,。與監(jiān)控控制器配合使用時(shí),，MAX20480滿足ASIL-D可靠性標(biāo)準(zhǔn)。器件工作在-40°C至+125°C環(huán)境溫度范圍,。應(yīng)用場(chǎng)景包含無人駕駛系統(tǒng),、電源系統(tǒng)監(jiān)控和MCU/SoC監(jiān)測(cè)等。

合作開發(fā)

不同的汽車品牌和型號(hào)對(duì)電源管理的需求可能有所不同,，特別是在功率需求,、保護(hù)功能、通信接口等方面,。ADI通過與SoC廠商,、Tier 1供應(yīng)商和OEM合作，綜合廠商的要求去設(shè)計(jì)開發(fā)電源產(chǎn)品可以更好地理解客戶的定制化需求，并為其量身定制符合特定要求的產(chǎn)品,，以滿足客戶的需求并提供更好的解決方案,。

汽車電氣化的發(fā)展催生了無人駕駛的普及，自動(dòng)駕駛對(duì)算力的要求越來越高,，這也意味著對(duì)功率的要求會(huì)越來越高,。Kenty介紹，MAX20411這款產(chǎn)品就是ADI結(jié)合市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和廠商合作的汽車級(jí)SoC降壓電源芯片,，符合ASIL-D標(biāo)準(zhǔn)并可提供高達(dá)40A的輸出電流,。

MAX20411為高效、同步降壓型轉(zhuǎn)換器系列,，工作在3.0V至5.5V輸入電壓范圍,，提供0.5V至1.275V輸出電壓范圍。寬輸入/輸出電壓范圍以及高達(dá)40A的峰值輸出電流,，使其非常適合用于負(fù)載點(diǎn)和后端穩(wěn)壓,。在整個(gè)負(fù)載、電源和溫度范圍內(nèi)的輸出誤差低至±0.75%,。

MAX20411具有2.1MHz固定頻率PWM模式,，可實(shí)現(xiàn)更好的抗噪性和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。2.1MHz工作頻率允許使用全陶瓷電容,，使外部元件最小化,。擴(kuò)頻調(diào)制選項(xiàng)最大程度抑制電磁輻射。相對(duì)于分立式方案,，集成的低RDS(ON)(ON)開關(guān)大大提高重負(fù)載時(shí)的效率,，并簡(jiǎn)化電路布局。

該器件采用MAXQ?電源架構(gòu),，提供高精度瞬態(tài)性能和相位裕量,，允許在獲得最大功率、性能和精度的同時(shí)最大程度降低任何特定應(yīng)用的系統(tǒng)成本,。采用工廠預(yù)設(shè)輸出電壓(見選型指南),，I2C接口提供動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)，擺率可編程,。其他特性包括可編程軟啟動(dòng)和過熱保護(hù)，應(yīng)用于汽車ADAS系統(tǒng)和SoC核心電源等,。

小尺寸+低成本

隨著市場(chǎng)對(duì)芯片的尺寸和成本要求越來越苛刻,，主要是由于小型化設(shè)計(jì)趨勢(shì)、系統(tǒng)高集成度,、成本壓力以及技術(shù)進(jìn)步和制造工藝改進(jìn)等因素的影響,。除了要考慮芯片本身的尺寸外，還要考慮外圍器件的尺寸,，其中影響外圍器件輸出電容尺寸大小的是最大單位增益帶寬（UGBW）能力,，對(duì)于需要高瞬態(tài)性能的應(yīng)用,，輸出電容要求可能會(huì)提高系統(tǒng)成本和解決方案尺寸。

對(duì)此,，ADI開發(fā)了MAXO?ARCHITECTURE架構(gòu),，最大限度地提高UGBW并優(yōu)化了工藝和溫度變化，在保證相同性能和輸出穩(wěn)定性的同時(shí),，比市面上競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)至少減少50%的輸出電容,，進(jìn)而降低了系統(tǒng)PCB板的尺寸和成本。

如何將芯片的尺寸降下來,？ADI用到了90nm的新工藝P90,。這是90nm的一個(gè)新工藝，不僅縮小了芯片的尺寸,，還將效率從老工藝的93.4%提升到了94.7%,，封裝的尺寸也變小了，使得更多的邏輯單元可以更好地集成在電源芯片里,，將整個(gè)系統(tǒng)的尺寸變小,，成本也就隨之降下來了。

Kenty結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng),，推薦一款具有10μA靜態(tài)電流和雙相能力的汽車級(jí)全集成降壓轉(zhuǎn)換器MAX20408/MAX20410,，集成了高側(cè)和低側(cè)開關(guān)，也是業(yè)界較早針對(duì)雙相操作優(yōu)化的集成高功率小型同步降壓轉(zhuǎn)換器,。

MAX20408/MAX20410均可在3V到36V的寬輸入電壓范圍內(nèi)提供高達(dá)8A/10A的電流,，電壓質(zhì)量可以通過觀察PGOOD信號(hào)來監(jiān)測(cè)，支持在99%占空比低壓差下運(yùn)行,，非常適合汽車和工業(yè)應(yīng)用,。

該器件提供可編程輸出電壓或3.3V/5V固定輸出電壓選項(xiàng)，2.1MHz和400kHz的高開關(guān)頻率選項(xiàng)支持使用小型外部元件,，可減少輸出紋波并確保無AM干擾,。可編程的FSYNC輸入支持三種模式以優(yōu)化性能：強(qiáng)制PWM模式,、具有超低靜態(tài)電流的跳躍模式以及與外部時(shí)鐘的同步模式,。

MAX20408/MAX20410還具有雙相功能，支持高達(dá)20A的設(shè)計(jì),，還可配置為主機(jī)和從機(jī),，進(jìn)行動(dòng)態(tài)電流共享和180°錯(cuò)相操作，擴(kuò)頻選項(xiàng)可有效減少EMI輻射,。此外,，該器件采用小型3.5mm x 3.75mm 17引腳FC2QFN封裝，應(yīng)用于汽車高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)和其他安全關(guān)鍵應(yīng)用、汽車高功率傳感器融合以及車載信息娛樂系統(tǒng)等,。

總結(jié)

ADI公司的汽車級(jí)電源管理的新技術(shù)和解決方案不僅能通過先進(jìn)的技術(shù)和理念滿足汽車電氣化時(shí)代嚴(yán)苛的要求,，包括對(duì)電源芯片的高性能、功能安全,、合作開發(fā),、小尺寸以及低成本等多個(gè)維度的考量，同時(shí)也為市場(chǎng)未來的技術(shù)創(chuàng)新提供了基礎(chǔ),，能幫助廣大工程師更好地迎接各類挑戰(zhàn),。WT文曄科技是與ADI合作多年的授權(quán)代理商，可提供相關(guān)技術(shù)支持和服務(wù),。

關(guān)于WT文曄科技——全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商

WT文曄科技創(chuàng)立于1993年,，總部設(shè)于中國(guó)臺(tái)灣。作為全球排名前列的電子元器件授權(quán)代理商,，文曄將自身定位為連接半導(dǎo)體上下游的絕佳橋梁,，向原廠及客戶提供專業(yè)的供應(yīng)鏈管理服務(wù)，并以“協(xié)助上游原廠訂定產(chǎn)品營(yíng)銷方向,、支援下游客戶縮短研發(fā)時(shí)間”為目標(biāo),，不斷深化在產(chǎn)業(yè)鏈上創(chuàng)造附加價(jià)值的能力。

三十多年累積的深厚技術(shù)實(shí)力,，輔以對(duì)未來產(chǎn)品趨勢(shì)的判斷能力,，讓文曄能串聯(lián)上游原廠的產(chǎn)品特性與下游終端的功能需求，為原廠及客戶持續(xù)增值,。有關(guān)WT文曄的更多信息,，請(qǐng)參考 www.wtmec.com。