最新的切换转换器如何在汽车产品应用中做到更高功率、更低损耗和更少噪音

作者：电源产品商业开发经理 Ben Tang

电动功能是现今汽车的一大卖点，重要性可说比外观或性能还高。驾驶辅助系统、动态辅助及信息娱乐系统，包含透过最新的 Bluetooth^® 及 USB-C^® 接口提供连接功能或为行动装置充电，是消费者购买决策过程的重要因素。

近年来，为处理信息娱乐、智能驾车模式、引擎与底盘控制、车身电子设备和照明，现代汽车上的电子控制器 (ECU) 数量持续增加。

高阶车款的 ECU 数量可达 50 至超过 100 个。最近的趋势为：将多个电子控制器的功能整合至域控制器 (DCU) 及多重域控制器 (MDC)，简化车辆的硬件架构并降低车辆布线的成本及重量。

不论是 ECU、DCU 或 MDC，任何模块内的线路都需有稳定的供电。合适的供电需确保电源质量的稳定，避免电池电压下降而运作中断，并防止模块内的电路在负载突降或电池断电时产生过电压情形。

此外，因车载运算需求及通讯质量的提升，电力需求也随之增加，能源效率成为供电效能评比的重要指标，藉此帮助管理车辆内部散热，并将能源损耗降至最低。从传统汽车过渡至电动及油电混合期间，电能消耗与里程数的关系越来越紧密。

整合与效率

Diodes 公司的 AP63356Q 与 AP63357Q 转换器提供符合汽车规格的整合解决方案，利用同步整流将能源效率最大化。轻度负载下，AP63357Q 将在脉冲频率模式 (PFM) 下运作，将能源损耗降至最低。因此，负载为 5mA 时，效率高达 86%，而无负载时，静态电流只有 22µA。

转换器提供高达 3.5A 的输出电流，输入电压范围为 3.8V 至 32V，以峰值电流模式控制运作，电路所需的外部组件数量最低。由于高压侧与低压侧的金属氧化物半导体场效晶体管 (MOSFET) 也在芯片内建，透过最先进的拓扑及高阶整合技术，达成最佳稳定性，也降低物料清单成本与节省 PCB 空间。

欠压锁定 (UVLO)、个别周期峰值电流限值、热关机及支持电源排序等功能有效防止系统故障，提升可靠度。电源排序辅有电源稳定指标、内建 5MΩ 上拉电阻，以及具精确阈值的引脚，以利调整运作时的电压。

低噪声效能

车辆中有众多电气系统及开关模式转换器的模块，为了用户体验及安全，这些装置都必须互不干扰地运作。电磁兼容性至为关键，不同规格 (如 IEC 及 ISO 标准) 的各类设备可能适用，但要求可能极高。

AP63356Q 及 AP63357Q 的设计，即是要将电磁环境中电源切换的噪声降至最低，该产品专有的闸极驱动器方案可确保切换顺畅度、开关快速，同时避免节点交换时产生振铃现象。此外，扩频 (FSS) 在标称频率 450kHz 下以 ±6% 的比例变动切换频率，消去切换的噪声。

最新的现行转换器

在车内时，驾驶与乘客想使用这些进入市场的新型消费性装置，并为其充电。因此，AP63356Q 及 AP63357Q 转换器成为 USB-C 充电埠的热门选择。3.5A 的输出电流能力透过不同的快速充电标准 (如 Quick Charge™) 可支持高达 27 瓦。关闭电流极低，只有 0.6µA，无运作待机时可节省系统用电。

Bluetooth® 为 Bluetooth SIG Inc. 的注册商标。

USB-C® 为 USB 开发者论坛 (USB Implementers Forum) 的注册商标。

Quick Charge™ 为 Qualcomm Incorporated 的商标。