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控制技術/MCU  

電子元件供應商加速進軍汽車市場

上網時間: 2007年10月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:LED  汽車電子  類比元件 

從現在起的十年內,消費者所駕駛的汽車將迥異於目前路上所行駛的汽車。最主要的差異就在於新式汽車採用了電子元件而使汽車性能更為安全、更節省能源且更有駕駛樂趣。

汽車所需要的計算處理能力將伴隨著電子元件的進步而持續增加,因而催生對於元件的需求。根據德州儀器(TI)公司表示,半導體元件平均在每輛汽車中約佔250美元,因此汽車成為該公司類比晶片銷售策略的主要領域。

但是汽車電子產業環境對於電子元件的要求非常嚴格。凌力爾特(Linear Technology)公司電源產品部門的產品行銷經理Tony Armstrong表示,電子系統對於寬廣的操作電壓、高瞬態電壓和寬溫度漂移等方面的要求都非常嚴苛。

因此,隨著元件數的增加,對於空間的要求就越來越嚴格。而效率因而成為更具關鍵性的因素。

因此,類比元件製造商為了符合汽車OEM的要求,正為其量身打造從LED驅動器到交換式穩壓器的一系列元件。這些要求包括寬廣的輸入電壓運作範圍、寬負載範圍與高效能、正常運作期間的低靜態電流、待機和關斷、低熱阻抗、最低雜訊和EMI輻射,以及寬廣的操作溫度範圍。

凌力爾特、德州儀器和美國國家半導體(NS)以及Catalyst Semiconductor等公司正競相向市場推出一方面可滿足這些規格,同時也符合汽車環境空間限制的類比晶片。

交換式穩壓器 V.S. 線性穩壓器

Armstrong表示,在低輸出電壓和中等電流級時,採用線性穩壓器來驅動系統電壓並不切實際。他表示,散熱限制已經必須使用交換式穩壓器來取代線性穩壓器。

“儘管交換式穩壓器會比線性穩壓器產生更多的雜訊,但其效率卻相當出色,”Armstrong表示,“事實證明,只要開關按預期執行,雜訊和EMI在許多敏感應用中仍是易於管理的。而如果交換式穩壓器在標準模式下以?定頻率切換,同時開關邊沿整齊且可預測、無過衝,那麼頻率就可以提供小型而緊密的佈局,進而最大程度地降低EMI輻射。”

汽車交換式穩壓器必須指定運用在3V∼60V的寬廣輸入電壓範圍內。Armstrong表示,60V的等級為通常固定在36V∼40V範圍的14V系統提供了更好的裕量。

凌力爾特公司最近推出了H級版本的LT3437步降交換式穩壓器。該元件的操作電壓範圍為連續輸入的3.3V∼60V,且能夠耐受高達80V的瞬態電壓。其500mA的內部開關可在低至1.25V的電壓下可提供高達400mA的連續輸出電流。突發模式下的運作可將無負載靜態電流降低至100mA以下,因而最大程度地延長了永不斷電應用的電池使用壽命。

H級版本可在140℃的接面溫度下工作,而E級和I級版本則只能在125℃的最高接面溫度下工作。其他特色包括低於1mA的關斷電流、200kHz的開關頻率、軟啟動功能,以及0.8Ω導通電阻的飽和開關設計。

在開關式穩壓器方面,TI可提供具備降壓/升壓性能的TPIC74100-Q1,該元件允許用戶擴展輸入電壓範圍,甚至擴大至元件的輸出電壓以下。這項特色可在冷啟動操作期間(如啟動引擎)確保可完全順利地運作。其他特性還包括低待機電流、高效率和高達45V的輸入電壓性能。

線性穩壓器也是TI汽車電子零件產品線的一部份。其TLE4275-Q1提供低靜態電流,可協助客戶保有在汽車停駛時供電應用中的電池能量。

針對驅動步降應用中的高亮度LED方面,Catalyst Semiconductor公司開發了一款降壓轉換器,可為線性穩壓器提供更簡單且更小型替代方案。CAT4201採用T-SOT-23封裝,可以高達94%的能效驅動高亮度350mA LED。

CAT4201採用Catalyst公司的開關控制演算法,這種演算法據稱可降低系統複雜度,並提高效率。它可使外部重置(RSET)控制電阻由高達24V的電源預設一個可提供高達350mA的穩壓LED電流,因而提供更好的電感器控制,且無需使用專門的散熱器。內建負載與卸載保護則可安全地處理40V的瞬態電壓,因而針對汽車電感器,以及方向燈、煞車燈和地圖閱讀燈等燈光照明應用進行CAT4201的最佳化。

圖說:200kHz的單片降壓交換式穩壓器的操作電壓範圍為3.3V∼60V的連續輸入,可耐受高達80V的瞬態電壓,使其非常適合於汽車應用。
圖說:200kHz的單片降壓交換式穩壓器的操作電壓範圍為3.3V∼60V的連續輸入,可耐受高達80V的瞬態電壓,使其非常適合於汽車應用。

LED照明

TI公司混合訊號汽車產品部門行銷經理Mark Gary表示,由於LED所具有的亮度、可靠性和設計彈性等優勢,白熾燈泡正逐漸被LED所取代。TI公司正為傳動系統(Power train)、煞車到音訊資訊娛樂等應用提供各種解決方案。

Gary表示,“根據不同的LED應用,這些解決方案可提供包括高能效的?定電流、各種不同的獨立型電池電壓種類(例如資訊娛樂應用中的螢幕背光),以及透過序列介面分別控制不同色彩的多個LED,如汽車儀錶板或汽車環境控制。

TI在LED照明方面的主要元件包括TPS61042低功率dc/dc升壓轉換器和TLC59xx系列8位元和16位元?定電流LED驅動器。

此外,美國國家半導體還提供一系列的高亮度LED驅動器。其LM3402據稱可實現95%的效率,並驅動高達525mA的電流。LM3402 LED驅動器的兩種版本分別提供6V∼42V或6V∼75V的寬輸入電壓範圍。其可控制導通時間的磁滯控制耦合了一款外部電阻,可根據需要調整轉換器輸出電壓,因而為不同數量和類型的序列、序列/平行連接LED陣列提供?定電流。

該類比晶片製造商還為汽車市場提供其LM4562/LME49860高傳真音訊運算放大器,這些元件可提供作為線路驅動器/接收器、主動濾波器、緩衝器或前置放大器。

34V的LM4562實際上已透過0.00003%的總諧波失真+雜訊(THD+N)而消除了訊號失真的情形。34V和44V的音訊運算放大器可為更佳化的音訊性能和訊號調節所需的關鍵性規格,包括2.7nV/Hz的雜訊密度、60Hz的1/f雜訊轉角,以及600Ω的輸出驅動。

為了確保驅動最具挑戰性的負載而毫無任何折衷,美國國家半導體的運算放大器可提供20V/ms的斜率與55MHz的增益頻寬。LME49860在+/-2.5V∼22V的電源電壓範圍下具備統一增益穩定性,並且提供了26mA的電流輸出性能。

在此電源範圍下,放大器可保持120dB以上的共模抑制比和電源抑制比,以及10nA的典型低輸入偏置電流。根據美國國家半導體公司表示,LME49860可在驅動高達100pF的電容器負載時,也同時保持其高性能。

資料來源:凌力爾特公司

作者:蘇美妮




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