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1.前言

汽車信息娛樂性能和功能的提高需要相應增加處理器功率、精確的電壓調節以及精確的系統保護和監控。TI 提供許多用于處理器、雙倍數據速率 (DDR) 和輔助電壓軌調節的低壓電源管理 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 提供動力呢？一種首選解決方案是汽車電子委員會 (AEC)-Q100 符合汽車標準的雙降壓脈寬調制 (PWM) 控制器。

2.PMIC供電方案

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

圖 1：為下游 PMIC 和 USB Type-C? 供電的符合汽車標準的雙降壓控制器

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 為該目標提供了 500kHz 的選擇。

LM25119Q 的特性

· 符合汽車類 標準

· 具有符合 AEC-Q100 標準的下列特性：

o 器件溫度 1 級：–40°C 至 125°C 的環境工作溫度范圍

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

· 寬運行范圍（4.5V 至 42V）

· 可輕松配置為雙路輸出或交錯單路輸出

· 穩健耐用的 3.3A 峰值柵極驅動

· 開關頻率最高可通過編程設定為 750kHz

· 可選二極管仿真模式

· 可編程輸出（基準電壓為 0.8V）

· 精密 1.5% 電壓基準

· 可編程電流限制

· 斷續模式過載保護

· 可編程軟啟動

· 可編程線路欠壓鎖定

· 自動切換至外部偏置電源

· 通道 2 使能邏輯輸入

· 熱關斷

· 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壓器應用。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部線路前饋、逐周期電流限制和簡化的環路補償。通過使用仿真電流斜坡可降低脈寬調制電路的噪聲靈敏度，從而對高輸入電壓應用中所需的極小占空比進行可靠 控制。開關頻率可設定在 50kHz 至 750kHz 范圍內。LM25119Q 器件可驅動支持自適應死區時間控制的外部高側和低側 N 通道 MOS 功率開關。用戶可選二極管仿真模式可實現斷續模式運行，從而提高輕負載條件下的效率。憑借高壓偏置穩壓器以及自動切換至外部偏置的功能，可以進一步提高效率。其他 特性 包括：熱關斷、頻率同步、逐周期和斷續模式電流限制以及可調節線路欠壓鎖定。該器件采用功耗增強型 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 還交錯兩個降壓通道，減少輸入電流紋波和電容器數量，同時獲得相關的功率密度和成本節約優勢。較低的均方根 (RMS) 輸入電流可減少輸入電容器的自熱并實現更好的熱性能。它還降低了將輸入電壓紋波保持在規格范圍內所需的電容量。

圖 2 顯示了輸入電流紋波的減少。

圖 2：通過相位交錯降低輸入電流紋波

我們可以使用 LM25119-Q1 RT 引腳（引腳 13）將內部振蕩器與外部時鐘同步。這在控制和減少諧波和拍頻方面是有益的，因為多個電壓調節器可以在由外部時鐘提供的相同頻率下運行。 

圖 3 顯示了外部時鐘同步。每個通道都與時鐘的下降沿同步，并且兩個通道彼此異相 180 度運行，從而實現我之前提到的輸入電流紋波降低優勢。

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型設計。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. 在此特定設計中，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 雙降壓設計

LM25119-Q1 還附帶 WEBENCH? 設計支持，我們可以使用LM5140評估板來評估 LM25119-Q1 控制器。

除了 LM25119-Q1，新發布的 LM5140-Q1 是另一款支持 WEBENCH 設計的控制器，具有超低 Iq 和 2.1 MHz 開關頻率，這在汽車應用中很受歡迎。我們可以使用LM5140評估板 來評估 LM5140-Q1 控制器。

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