1.前言

汽車信息娛樂性能和功能的提高需要相應(yīng)增加處理器功率、精確的電壓調(diào)節(jié)以及精確的系統(tǒng)保護(hù)和監(jiān)控。TI 提供許多用于處理器、雙倍數(shù)據(jù)速率 (DDR) 和輔助電壓軌調(diào)節(jié)的低壓電源管理 IC (PMIC)。在這種情況下，低電壓意味著它們的輸入電壓是低輸入電壓，例如 3.3V 或 5V。

那么是什么為這些 PMIC 提供動(dòng)力呢？一種首選解決方案是汽車電子委員會(huì) (AEC)-Q100 符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的雙降壓脈寬調(diào)制 (PWM) 控制器。

2.PMIC供電方案

雙降壓 PWM 通道可以為 PMIC（進(jìn)而為處理器和其他低電壓軌供電）以及另一個(gè)子系統(tǒng)（如 USB 端口）供電。圖 1 顯示了一個(gè)典型的汽車雙降壓控制器應(yīng)用。

圖 1：為下游 PMIC 和 USB Type-C? 供電的符合汽車標(biāo)準(zhǔn)的雙降壓控制器

在圖 1 中，雙降壓控制器是LM25119-Q1 。該器件可以在 50kHz 和 750kHz 之間的頻率下運(yùn)行，這使我們可以選擇避開 AM 頻段的工作頻率。LM25119-Q1 為該目標(biāo)提供了 500kHz 的選擇。

LM25119Q 的特性

· 符合汽車類 標(biāo)準(zhǔn)

· 具有符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的下列特性：

o 器件溫度 1 級：–40°C 至 125°C 的環(huán)境工作溫度范圍

o 器件人體模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 分類等級 1C

o 器件組件充電模型 (CDM) ESD 分類等級 C4A

· 仿真峰值電流模式控制

· 寬運(yùn)行范圍（4.5V 至 42V）

· 可輕松配置為雙路輸出或交錯(cuò)單路輸出

· 穩(wěn)健耐用的 3.3A 峰值柵極驅(qū)動(dòng)

· 開關(guān)頻率最高可通過編程設(shè)定為 750kHz

· 可選二極管仿真模式

· 可編程輸出（基準(zhǔn)電壓為 0.8V）

· 精密 1.5% 電壓基準(zhǔn)

· 可編程電流限制

· 斷續(xù)模式過載保護(hù)

· 可編程軟啟動(dòng)

· 可編程線路欠壓鎖定

· 自動(dòng)切換至外部偏置電源

· 通道 2 使能邏輯輸入

· 熱關(guān)斷

· 32 引腳超薄型四方扁平無引線 (WQFN) 封裝

LM25119Q 器件是一款雙路同步降壓控制器，適用于 高壓 電源或變化范圍較大的輸入電源的降壓穩(wěn)壓器應(yīng)用。此控制方法基于采用仿真電流斜坡的電流模式控制。電流模式控制可提供內(nèi)部線路前饋、逐周期電流限制和簡化的環(huán)路補(bǔ)償。通過使用仿真電流斜坡可降低脈寬調(diào)制電路的噪聲靈敏度，從而對高輸入電壓應(yīng)用中所需的極小占空比進(jìn)行可靠 控制。開關(guān)頻率可設(shè)定在 50kHz 至 750kHz 范圍內(nèi)。LM25119Q 器件可驅(qū)動(dòng)支持自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制的外部高側(cè)和低側(cè) N 通道 MOS 功率開關(guān)。用戶可選二極管仿真模式可實(shí)現(xiàn)斷續(xù)模式運(yùn)行，從而提高輕負(fù)載條件下的效率。憑借高壓偏置穩(wěn)壓器以及自動(dòng)切換至外部偏置的功能，可以進(jìn)一步提高效率。其他 特性 包括：熱關(guān)斷、頻率同步、逐周期和斷續(xù)模式電流限制以及可調(diào)節(jié)線路欠壓鎖定。該器件采用功耗增強(qiáng)型 32 引腳無引線 WQFN 封裝，并且配有利于散熱的外露芯片連接焊盤。

LM25119-Q1 還交錯(cuò)兩個(gè)降壓通道，減少輸入電流紋波和電容器數(shù)量，同時(shí)獲得相關(guān)的功率密度和成本節(jié)約優(yōu)勢。較低的均方根 (RMS) 輸入電流可減少輸入電容器的自熱并實(shí)現(xiàn)更好的熱性能。它還降低了將輸入電壓紋波保持在規(guī)格范圍內(nèi)所需的電容量。

圖 2 顯示了輸入電流紋波的減少。

圖 2：通過相位交錯(cuò)降低輸入電流紋波

我們可以使用 LM25119-Q1 RT 引腳（引腳 13）將內(nèi)部振蕩器與外部時(shí)鐘同步。這在控制和減少諧波和拍頻方面是有益的，因?yàn)槎鄠€(gè)電壓調(diào)節(jié)器可以在由外部時(shí)鐘提供的相同頻率下運(yùn)行。 

圖 3 顯示了外部時(shí)鐘同步。每個(gè)通道都與時(shí)鐘的下降沿同步，并且兩個(gè)通道彼此異相 180 度運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)我之前提到的輸入電流紋波降低優(yōu)勢。

圖 3：LM25119-Q1 通道的外部同步

我們還可以使用 LM25119-Q1 為 PMIC 以及第二個(gè)電源軌供電，例如需要 5V 電壓的 USB Type-C 端口。

在TI是這樣的USB C型設(shè)計(jì)。請注意，雙 PWM 降壓控制器的輸入電壓為 20V，可通過最大 42V 的輸入電壓范圍輕松處理。

This specific design is nonautomotive, but it is possible to use the LM25119-Q1 in place of the LM25119 device, along with the appropriate selection of Q100 metal-oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) and other components. 在此特定設(shè)計(jì)中，LM25119 為 12V 電源軌以及 5V 的 USB Type-C 端口供電，如圖 4 所示。

圖 4：用于 12V 和 USB Type-C 端口 (5V) 的 LM25119 雙降壓設(shè)計(jì)

LM25119-Q1 還附帶 WEBENCH? 設(shè)計(jì)支持，我們可以使用LM5140評估板來評估 LM25119-Q1 控制器。

除了 LM25119-Q1，新發(fā)布的 LM5140-Q1 是另一款支持 WEBENCH 設(shè)計(jì)的控制器，具有超低 Iq 和 2.1 MHz 開關(guān)頻率，這在汽車應(yīng)用中很受歡迎。我們可以使用LM5140評估板 來評估 LM5140-Q1 控制器。

因此，如果我們正在設(shè)計(jì)汽車電源系統(tǒng)并且需要從 12V 輸入源為 3.3V 和 5V 等較低電壓軌供電 – 或者有一個(gè) 20V 輸入源并且還需要生成 12V 軌 – LM25119-Q1 和 具有相位交錯(cuò)和頻率同步功能的LM5140-Q1雙路 PWM 降壓控制器應(yīng)該是我們設(shè)計(jì)工具套件中的首選降壓控制器。