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最新的切換轉換器如何在汽車產品應用中做到更高功率、更低損耗和更少噪音

作者:電源產品商業開發經理 Ben Tang

 

電動功能是現今汽車的一大賣點,重要性可說比外觀或性能還高。駕駛輔助系統、動態輔助及資訊娛樂系統,包含透過最新的 Bluetooth® 及 USB-C® 介面提供連接功能或為行動裝置充電,是消費者購買決策過程的重要因素。

近年來,為處理資訊娛樂、智慧駕車模式、引擎與底盤控制、車身電子設備和照明,現代汽車上的電子控制器 (ECU) 數量持續增加。

高階車款的 ECU 數量可達 50 至超過 100 個。最近的趨勢為:將多個電子控制器的功能整合至網域控制器 (DCU) 及多重網域控制器 (MDC),簡化車輛的硬體架構並降低車輛佈線的成本及重量。

不論是 ECU、DCU 或 MDC,任何模組內的線路都需有穩定的供電。合適的供電需確保電源品質的穩定,避免電池電壓下降而運作中斷,並防止模組內的電路在負載突降或電池斷電時產生過電壓情形。

此外,因車載運算需求及通訊品質的提升,電力需求也隨之增加,能源效率成為供電效能評比的重要指標,藉此幫助管理車輛內部散熱,並將能源損耗降至最低。從傳統汽車過渡至電動及油電混合期間,電能消耗與里程數的關係越來越緊密。

 

整合與效率

Diodes 公司的 AP63356Q 與 AP63357Q 轉換器提供符合汽車規格的整合解決方案,利用同步整流將能源效率最大化。輕度負載下,AP63357Q 將在脈衝頻率模式 (PFM) 下運作,將能源損耗降至最低。因此,負載為 5mA 時,效率高達 86%,而無負載時,靜態電流只有 22µA。

轉換器提供高達 3.5A 的輸出電流,輸入電壓範圍為 3.8V 至 32V,以峰值電流模式控制運作,電路所需的外部元件數量最低。由於高壓側與低壓側的金屬氧化物半導體場效電晶體 (MOSFET) 也在晶片內建,透過最先進的拓撲及高階整合技術,達成最佳穩定性,也降低物料清單成本與節省 PCB 空間。

欠壓鎖定 (UVLO)、個別週期峰值電流限值、熱關機及支援電源排序等功能有效防止系統故障,提升可靠度。電源排序輔有電源穩定指標、內建 5MΩ 上拉電阻,以及具精確閾值的引腳,以利調整運作時的電壓。

 

低雜訊效能

車輛中有眾多電氣系統及開關模式轉換器的模組,為了用戶體驗及安全,這些裝置都必須互不干擾地運作。電磁相容性至為關鍵,不同規格 (如 IEC 及 ISO 標準) 的各類設備可能適用,但要求可能極高。

AP63356Q 及 AP63357Q 的設計,即是要將電磁環境中電源切換的雜訊降至最低,該產品專有的閘極驅動器方案可確保切換順暢度、開關快速,同時避免節點交換時產生振鈴現象。此外,展頻 (FSS) 在標稱頻率 450kHz 下以 ±6% 的比例變動切換頻率,消去切換的雜訊。

 

最新的現行轉換器

在車內時,駕駛與乘客想使用這些進入市場的新型消費性裝置,並為其充電。因此,AP63356Q 及 AP63357Q 轉換器成為 USB-C 充電埠的熱門選擇。3.5A 的輸出電流能力透過不同的快速充電標準 (如 Quick Charge™) 可支援高達 27 瓦。關閉電流極低,只有 0.6µA,無運作待機時可節省系統用電。

 

Bluetooth® Bluetooth SIG Inc. 的註冊商標。

USB-C® USB 開發者論壇 (USB Implementers Forum) 的註冊商標。

Quick Charge™ 為 Qualcomm Incorporated 的商標。