选择合适的LDO 为汽车系统供电

近年来，汽车电子在汽车系统设计中变得越来越重要。我们很可能听说过便利功能的增加、信息娱乐设计的改进、驾驶员辅助系统和自动驾驶汽车设计的增长。为了推动汽车系统的创新，每个新设备都必须针对更小、更严格的设计要求进行优化。这对提供这些应用程序的电源树意味着什么？

以带有触觉反馈的发光二极管 (LED) 顶灯为例。该系统需要一个 5V 电源轨来为提供 LED 的 LED 驱动器和控制偏心旋转质量 (ERM) 电机的触觉驱动器供电。LED 和触觉驱动器是电流密集型的，需要大约 2A。由于在此负载下保持系统冷却所需的高效率，降压转换器是提供此电流的最佳选择。汽车 ECU 的大脑是一个 3.3V 微控制器 (MCU)，电流需求仅为 150mA。虽然 ECU 可以在汽车点火开关关闭时切换到待机模式以节省电力，但 MCU 可能需要保持活动状态以处理通信和唤醒功能。

在 LED 顶灯示例中，我们将使用降压转换器为 5V 电源轨供电，而 LDO 负责 3.3V 电源轨，如图 1 所示。在一个芯片上集成两个电源轨可实现非常小的解决方案尺寸并增加了一项有助于提高系统效率的功能：LDO 自动源。当降压转换器启用时，开关稳压器的输出为 LDO 供电，从而最大限度地降低压降、功耗和热耗散。

对于这些应用，我们可以选择低压差 (LDO) 稳压器作为最具成本效益的组件，以提供低电流，同时为噪声敏感的微处理器提供干净的电源轨。但是为了支持待机模式，LDO 直接连接到汽车电池，会产生很大的压降。

我使用了一个示例应用程序，该应用程序需要较高电压轨上的高电流和较低电压轨上的低电流。但是，如果情况相反，高压轨只需要很小的电流，而大部分系统负载通过较低的电压轨供电呢？

汽车系统的一个常见要求是保持通信，通常由运行在 5V 的控制器局域网 (CAN) 收发器处理，即使在系统的其余部分关闭时也是如此——这是待机低电压的完美场景提供稳定的 5V 电压轨的压差稳压器 (LDO)。系统的其他组件通常以相同或更低的电压运行，但需要更高的电流，例如微控制器、存储器、发光二极管 (LED) 驱动器、电机驱动器、附加接口或负载点电压监管机构。

在我的两部分系列的这一部分中，应用示例是汽车平视显示器 (HUD)。HUD 的电源树由两条具有不同电流要求的电源轨组成。5V 电源轨需要最大 100mA 的电流来为始终开启的 CAN 收发器供电。所有其他负载均由 3.3V 电源轨供电。一个低压电源管理集成电路 (IC) 运行在 3.3V 电压轨上并吸收高达 2A 的电流，为微处理器和双倍数据速率 (DDR) 存储器以及系统的其余部分供电，如图 1 所示.

如今，HUD 单元通常通过使用分立降压和 LDO 解决方案来解决这些要求，但汽车仪表板顶部的可用空间极为有限。节省的每一寸板面空间都直接有利于乘客，增加了车内空间。大小真的很重要。通过将分立解决方案集成到一个芯片中并使用组合的降压转换器和 LDO 稳压器来寻址电源树，解决方案的尺寸可以减少 25% 以上。

使用集成解决方案时，我们无需牺牲分立实现的优势：降压和 LDO 都可以单独激活，并且能够直接连接到电池，从而在为电源轨。 

图 1：汽车 HUD 框图

TPS65321-Q1 是一种单芯片解决方案，能够在正常运行期间为 HUD 系统的两个电压轨供电，同时还能保持较高的电压轨工作，并在待机模式下通过 LDO 为 5V CAN 收发器供电，静态电流小于35µA 典型值。

解决方案尺寸减小和离散功能集成是所有汽车系统的趋势。我们可以在几乎所有汽车应用中找到类似的电源树要求和用例，包括信息娱乐、高级驾驶辅助系统 (ADAS)、车身电子和远程信息处理系统。