當今車輛中類似智能手機的體驗是以計算能力的價格為代價的。從始終在線的數字儀表板到信息娛樂集線器和融合電子控制單元 （ECU），這些應用依賴于復雜的算法和計算，這些算法和計算需要處理器提供高水平的計算能力。在最近的過去，典型的汽車片上系統（SoC）消耗20W的功率。現在，您需要準備好支持來自多個芯片的數百瓦功率。這意味著管理其電源需要微妙的平衡，以滿足低功耗、高效率和電磁干擾 （EMI） 抑制等需求。

這里有兩個關鍵考慮因素：

您需要能夠驅動更高功率的金屬氧化物半導體場效應晶體管 （MOSFET），這些晶體管在數字 IC 內部提供電源開關，為這些應用提供計算能力

您還必須管理功耗、效率、EMI 和解決方案尺寸等參數，以產生所需的性能

汽車電源管理IC（PMIC）需要增強柵極驅動、動態電壓調節和卓越的瞬態性能，以優化SoC的性能。對于降壓控制器，這就需要強大的柵極驅動，以驅動高功率MOSFET柵極的輸入。對于功率組件來說，高效率也很重要。實現此目的的一種方法是選擇具有低靜態電流的電源組件，因為將始終接通的器件的待機電流保持在最低水平可以降低整體功耗。良好的熱性能、最小的功率損耗和更低的工作溫度是評估這些高壓應用的器件時要考慮的其他特性。

考慮到車輛惡劣的電氣環境，EMI緩解始終很重要。汽車原始設備制造商有責任確保其車輛中的電子子系統不會發出過多的EMI，并且這些系統不會受到其他子系統噪聲的過度影響。有多種技術可以解決EMI問題，但許多技術確實需要權衡取舍。例如，使用電容更大的元件可以抑制負載瞬變的電壓紋波;然而，具有更大電容的汽車級元件價格昂貴。另一種策略是使用金屬外殼保護子系統免受輻射，但這種方法增加了設計的成本和重量。

通常，用于高壓汽車應用的PMIC連接到車輛的鉛酸電池上。該電池的工作電壓范圍為9V至16V，但具有瞬態條件，可能導致其低至4V和高達40V。因此，PMIC應該能夠在車輛的整個生命周期內處理高輸入電壓以及拋負載事件。轉換器非常適合需要小于 6A 至 8A 電流的電源，而控制器則適用于 10A 或更高的應用，因為它們具有外部 FET。外部 FET 的 R 要低得多DS（ON）與集成FETS的轉換器相比，效率更高，散熱更好。

如今的轉換器受到封裝內部成本、效率和散熱的限制。通常，控制器具有更大的解決方案尺寸，外部FET也使解決EMI更具挑戰性。Maxim最近擴展了其汽車PMIC產品組合，推出了新型高壓降壓轉換器和高壓多相控制器，克服了本文討論的關鍵電源設計挑戰。降壓轉換器可以在具有更簡單、功能較弱的處理器的應用中管理直流電源，而降壓控制器則非常適合具有更強大處理器的應用。新白皮書《應對高壓汽車電源應用的挑戰》討論了MAX20004/6/8同步降壓轉換器、MAX20034雙路同步降壓控制器和MAX20098同步降壓控制器如何應對高壓汽車應用的設計挑戰。

審核編輯：郭婷