Masayuki Nakagawa, Maxim Integrated
Application Note 5346
В этой статье обсуждаются некоторые вопросы, связанные с требованиями к выбору и использованию микросхем для таких устройств автоэлектроники, как средства управления двигателем, информационно-развлекательные системы и кузовная электроника. Дано также краткое описание нескольких микросхем компании Maxim, идеально подходящих для силовых автомобильных приложений.
Введение
Аналоговые микросхемы и микросхемы смешанных сигналов компании Maxim получили широкое признание на рынке автомобильной электроники. Это связано с тем, что во множестве технологий цифровых арифметических вычислений, используемых в навигационных устройствах, коммуникационных системах и датчиках, требуется высокоскоростная обработка больших объемов данных.
Для поддержания строгих стандартов качества, установленных для бортовой электроники автомобилей, Maxim повысила сертификационный уровень требований к системе менеджмента до автомобильного стандарта TS 16949, удовлетворяющего всем предписаниям AECQ-100 в части обеспечения надежности отдельного устройства, и, в то же время, регламентирующего порядок проведения индивидуальных тестов, запрашиваемых каждым пользователем. В этой статье дано описание нескольких продуктов, предназначенных для схем автомобильной электроники.
3-амперный понижающий DC/DC преобразователь с встроенным МОП транзистором
Возрастающая сложность и насыщенность низковольтными компонентами электронных устройств современных автомобилей требуют исключительно высокой эффективности силовых микросхем. Поскольку микросхемы управления питанием устанавливаются и в радиоустройствах, важно, чтобы рабочая частота переключения микросхемы была синхронизирована с частотой радиоустройства и не оказывала влияния на работу радио- и телевизионных приемников, GPS и других систем.
Полностью синхронный одноканальный понижающий преобразователь MAX20003 с управлением по выходному току в отсутствие нагрузки потребляет всего 15 мкА. При сбросе нагрузки микросхема способна выдерживать скачки напряжения до 45 В, полностью отвечая требованиям, предъявляемым к надежности бортовых устройств (Рисунок 1). Устройство рассчитано на входные напряжения от 3.5 В до 36 В, а выходное напряжение может устанавливаться в диапазоне от 1 В до 10 В.
 |
|
| Рисунок 1. | Схема включения понижающего преобразователя MAX20003. |
В последнее время ужесточились требования к величине КПД при малых токах нагрузки, из которых вытекает необходимость обязательного снижения потерь переключения путем введения режима пропуска импульсов. Для снижения мощности, рассеиваемой при облегченных нагрузках, MAX20003 переключается в этот режим, а для питания внутренних цепей использует выходное напряжение. В результате КПД микросхемы достигает 83% даже в таких неоптимальных условиях, когда входное напряжение равно 14 В, выходное – 3.3 В, а ток нагрузки равен 10 мА.
Частота переключения MAX20003 может программироваться в диапазоне от 220 кГц до 2.2 МГц с помощью внешнего резистора, подключенного между выводом FOSC и землей. Работа на частоте 2.2 МГц позволяет вывести частоту переключения MAX20003 за пределы диапазонов ДВ и СВ, чтобы ослабить влияние электромагнитных излучений. MAX20003 выпускаются в 20-выводном корпусе TQFN размером 5 × 5 мм со вскрытым теплоотводящим основанием и требует совсем немного внешних компонентов.
LDO стабилизатор со встроенным усилителем датчика тока и переключателем для выносной антенны
Большинство электронных систем, таких как радиоприемники, телевизионные приемники и GPS, монтируется в автомобилях. Однако ряд устройств, преобразующих радиосигналы в электрические сигналы, а также антенны часто устанавливаются отдельно от основной системы. В таком случае необходимо следить за проблемами, возникающими как в бортовом оборудовании, так и в выносных устройствах, и иметь возможность предавать всю информацию главной системе.
Для поддержки выносных электронных устройств автомобиля была разработана микросхема MAX16946 (Рисунок 2). Принцип работы этого устройства состоит в том, что напряжение бортовой аккумуляторной батареи преобразуется системой линейного регулятора в любое напряжение от 3.3 В до 15 В. Потребляемый ток измеряется с помощью встроенного усилителя датчика тока и выводится в форме аналогового сигнала.
 |
|
| Рисунок 2. | Схема включения LDO стабилизатора MAX16946. |
В случае обнаружения на выходе короткого замыкания, обрыва «земли», перегрузки по току, обрыва нагрузки или иных проблем, каждая из них обозначается установкой соответствующего флага. При окружающей температуре 85 °C устройство может отдавать в нагрузку ток 500 мА, а на случай его перегрева предусмотрено устройство защитного отключения.
Кроме того, для обеспечения совместимости с многоканальными источниками питания, выпускается двухканальная версия LDO стабилизатора – MAX16948. Эти микросхемы выполняют свои функции с помощью системы линейного регулирования, однако, в ожидании ужесточения требований к энергосбережению, Maxim прорабатывает возможность перехода на импульсные системы.
Драйвер светодиодов высокой яркости с встроенным высоковольтным усилителем датчика тока
В последние годы увеличивается количество автомобилей, оборудованных фарами на основе светодиодов высокой интенсивности. Это закономерно, поскольку светодиоды отличаются от галогенных и ксеноновых ламп большей эффективностью, увеличенным ресурсом и безупречной эстетикой дизайна. Однако для используемых в автоэлектронике светодиодных ламп необходима сложная аналоговая технология управления, способная поддерживать интенсивность их излучения на неизменном уровне в очень широком диапазоне напряжений аккумуляторной батареи.
Драйвер высокоинтенсивных светодиодов MAX16833 работает в режиме стабилизации тока нагрузки и содержит токочувствительный усилитель (Рисунок 3). Ключевой МОП транзистор управляется усилителем датчика тока, что при соединении светодиодов в последовательную цепочку позволяет поддерживать интенсивность их излучения на постоянном уровне. Кроме того, для диммирования светодиодов предусмотрено управление коэффициентом заполнения импульсов, а дополнительный выход позволяет альтернативно управлять внешним MOSFET вместо использования встроенного МОП транзистора.
 |
|
| Рисунок 3. | Схема включения драйвера светодиодов MAX16833. |
MAX16833 поддерживает три технологии преобразования: повышающую, SEPIC и повышающе-понижающую. Когда количество светодиодов в последовательной цепочке велико, и падение напряжения на них превышает максимальное значение входного напряжения, возможен только повышающий режим работы. Если падение напряжения на светодиодах находится в пределах между максимальным и минимальным значениями входного напряжения, и повышающее преобразование не обеспечивает нормальное управление светодиодами, может использоваться SEPIC или повышающе-понижающий режим.
Заключение
Maxim постоянно расширяет ассортимент новых продуктов, предназначенных для специфических областей применения в информационно-развлекательных системах, бортовых средствах безопасности, а также в устройствах управления. В этом руководстве дано описание некоторых устройств, созданных компанией Maxim для приложений бортовой электроники автомобилей. Мы ведем также разработку новых продуктов, таких как интерфейсы, мониторы заряда аккумуляторов и радиочастотные усилители.
Купить MAX16833 на РадиоЛоцман.Цены
