直接连接12V电池的小型单元

这是直接连接12V电池的小型单元、传感器、模块的示例。
将特别介绍如何选择小型化所需的电源IC及对应不稳定的12V电池生产线的方法。

电路框图 电源要求项目 推荐产品 特点
降压
一级电源∶12V 直接连接电池 → 二级用

所需规格
VIN: ~36V
VOUT: 5V
IOUT: 500mA
fosc > 2MHz

其他

  • 小型/高散热/低噪声
  • 由于冷启动等原因VIN低于VOUT时、也尽量维持较高VOUT
XDL605 / XDL606
(XD9267 / XD9268)

线圈一体型降压DC/DC, PWM (XDL605), PWM/PFM (XDL606)

  • 通过IC和线圈一体化、可节省空间并实现高效率、高散热、低EMI
  • Pch SW的占空比=100%、可对应VIN下降
  • 也有外置线圈产品XD9267 (PWM)、XD9268 (PWM/PFM)

AEC-Q100 Grade-2
VIN: 3~36V (绝对最大额定值 40V、且 46V < 400ms)
VOUT: 1.8V~5V (通过外部电阻设置、XD9267 / XD9268: 1~25V)
IOUT: 600mA
fosc: 2.2MHz
最大占空比: 100% (Pch SW)
软启动: 可外部调整
Power Good 功能
对应可湿性侧面的封装 (XDL605 / XDL606)
降压
ECU用

所需规格
VOUT: 3.0V
IOUT: 400mA
fosc > 2MHz

其他

  • 高效率
  • 低噪声
XDL601 / XDL602
(XD9260 / XD9261)

线圈一体型 HiSAT-COT 降压DC/DC, PWM (XDL601), PWM/PFM (XDL602)

  • 低纹波和线圈一体型的低EMI、最适于防止对通讯/传感器的干扰
  • 基于HiSAT-COT控制的高速瞬态响应
  • 也有外置线圈产品XD9260 (PWM)、XD9261 (PWM/PFM)

AEC-Q100 Grade-2
VIN: 2.5~5.5V
VOUT: 0.8V~3.3V (XD9260 / XD9261: 0.8~3.6V)
IOUT: 1.5A
fosc: 3.0MHz (XD9260 / XD9261: 1.2MHz, 3.0MHz)
对应可湿性侧面的封装 (XDL601 / XDL602)

降压 / LDO
传感器用

所需规格
VOUT: 3.0V
IOUT: 100mA

其他

  • 通过ECU进行ON/OFF控制
  • 低噪声
XDL601 / XDL602
(XD9260 / XD9261)

线圈一体型 HiSAT-COT 降压DC/DC, PWM (XDL601), PWM/PFM (XDL602)

  • 低纹波和线圈一体型的低EMI、最适于防止对通讯/传感器的干扰
  • 基于HiSAT-COT控制的高速瞬态响应
  • 也有外置线圈产品XD9260 (PWM)、XD9261 (PWM/PFM)

AEC-Q100 Grade-2
VIN: 2.5~5.5V
VOUT: 0.8V~3.3V (XD9260 / XD9261: 0.8~3.6V)
IOUT: 1.5A
fosc: 3.0MHz (XD9260 / XD9261: 1.2MHz, 3.0MHz)
对应可湿性侧面的封装 (XDL601 / XDL602)

XD6506

低功耗低噪声稳压器

  • 高频噪声低、适合传感器

AEC-Q100 Grade-2
VIN: 1.5~6.0V
VOUT: 1.2V~5.0V
Iq: 0.8μA
IOUT: 150mA

RESET
直接连接电池 12V生产线的监视器用

所需规格
检测电压: 6~7V
释放电压: 9V

其他

  • 任意设置滞后宽度
  • 解除/检测延迟
  • 对应12V线程的正负浪涌电压
XD6132

传感(VSEN)端子分离 & 电容延迟型 低功耗电压检测器

  • 通过分离传感端子使用分割电阻直接连接电池 最适于12V线程的监视器
  • 传感端子中内置浪涌电压保护电路
  • 通过一个外接电容对应解除/检测延迟
  • 检测和解除延迟时间比率可从4个模式中选择
  • 因设备的稳定运行、可通过滞后外部调整功能任意设置检测/解除电压

AEC-Q100 Grade-1
VIN: 1.6~6.0V
检测电压: 1.0V (内部固定、外接传感检测引脚分流电容任意设置)
Iq: 1.28μA

解决方案概要

因车内各部使用的ECU控制的各种传感器/控制器/模块/单元的增加和高功能化、对电源的要求越来越严格、特别要求小型化、低噪声、低功耗。

关于Primary 降压DC/DC

一般为在第一级降到公用电压及在第二级降到各所需电压供电的结构、分别称为一级(Primary)电源、二级(Secondary)电源。
一级DC/DC会考虑EMI、开关(工作)频率使用2MHz以上。
如果轻载状态长、允许此时频率下降的话、则选择PWM/PFM转换(自动切换工作模式)型、如果无论负载状态如何也想恒定工作频率时、则选择PWM固定型。

此外、因冷启动、从怠速停止启动、长线束等、电源生产线的电压会大幅下降、所以适合于对应即使在输入电压下降时也易于保持输出电压的占空比100%的Pch SW型。

降压DC/DC、36V工作 (绝对最大额定值40V、且 46V ≦ 400ms)
XDL605: 线圈一体型 PWM
XDL606: 线圈一体型 PWM/PFM
XD9267: PWM
XD9268: PWM/PFM

为了安排启动顺序、将使用一级DC/DC的PG(Power Good)引脚和软启动时间设置功能。一级DC/DC充分启动之后、通过PG引脚驱动CE、启动二级的 DC/DC、防止ECU误动作。

此外、为了控制一级输入的尖峰(脉冲)噪声和来自所连接的线束的辐射噪声、一般会将浪涌电压钳或EMI滤波器用于一级DC/DC的输入。关于支持XDL605 CISPR 25的滤波器、请通过以下链接地址的确认噪声数据。

※CISPR25_Class5噪声数据
XDL605-CISPR25_Class5.pdf[2.6MB]

关于面向ECU的降压DC/DC

二级ECU电源推荐采用小型快速响应、低噪声的DC/DC。

降压DC/DC
XDL601: 线圈一体型 PWM, 快速瞬态响应, 低EMI
XDL602: 线圈一体型 PWM/PFM, 快速瞬态响应, 低EMI
XD9260: PWM, 快速瞬态响应
XD9261: PWM/PFM, 快速瞬态响应

此外、DC/DC的开关(工作)频率一般使用2MHz以上、但并不是像一级DC/DC那样通过线束直接连接到外部、所以为了追求效率、有时也会使用较低的频率。因此、XD9260、XD9261我们准备了3.0MHz、1.2MHz两种类型。

关于传感器专用DC/DC和LDO

与ECU相同、DC/DC因低噪声也适合传感器专用电源。
如果低噪声/纹波更重要、则低功耗低噪声的LDO最适合。如上图所示、有从5V获取LDO输入和从ECU用3.3V线路获取两种情况。

降压DC/DC
参照ECU专用
电压调整器
XD6506: 低功耗

传感器仅在必要时打开、所以CE信号由ECU控制。

用于监视输入电压的RESET IC

用于监视一级输入电压的传感(VSEN)引脚分离型的电压检测器。
为了装置的稳定工作、防止误动作、适当的启动上升/停止下降的序列是必要的。

VSEN引脚已使用分割电阻连接到一级侧输入电压。可实现超过电压检测器的绝对最大电压的电压监视。
在ECU可工作时需要电压检测器的输出信号、电压检测器的输入接一次电源侧的输出。RESETB输出连接到ECU的I/O、通过ECU所监视。

电压检测器
XD6132: 传感分离, HYS (Hysteresis)外部调整, Cd外置解除/检测延迟, 内置传感引脚浪涌电压保护电路

此电压检测器和DC/DC的PG功能配合的整体动作如下所示。
例: 一级 VIN: 直接连接电池 12V, 一级 DC/DC VOUT: 5V, 电压检测器的检测电压: 7V、解除电压: 9V的情况

(a) 输入电压接入时、冷启动后复原时
直接连接电池的12V启动、一级DC/DC启动后、如果输出电压达到5V、则PG = "H"。
随之而来的是通过使次级侧的CE = "H"、次级侧DC/DC工作、并向ECU及传感器供应电压。
输入电压超过解除电压 = 9V时、RESETB = "H"、电压检测器将通知ECU输入电压正常。
电压检测器不监视DC/DC输出电压、因此需要设定考虑DC/DC输出电压启动时间来设置解除延迟时间。

(b) 输入电压下降/切断时
输入电压低于检测电压7V时、RESETB = "L"、将通知ECU电压下降。
ECU可根据该信号、在DC/DC输出电压下降前停止工作或执行数据保存等。
这里HYS (Hysteresis) 外部调整和检测延迟时间可以带来的有利之处。

  • HYS (Hysteresis) 外部调整
    示例中、检测/解除电压 = 7V / 9V、但一般的电压检测器的解除电压已被固定在检测电压+5%左右、无法设置需考虑这种冷启动等的检测/解除电压。
    具有HYS (Hysteresis) 外部调整功能的电压检测器可通过外部电阻任意设置检测电压及解除电压、为变动剧烈的直接连接电池的用途所必需。
  • 检测延迟时间设定
    很多情况下、不想因短时间的电压下降而使ECU停止、此时利用检测延迟时间会有效。

如上所述、可用小型DC/DC和电压检测器配置简单而理想的电源。
以前长期使用了仅稳压器的简单结构、但随着ECU装载到汽车的数量增加及随之而来的小型化/高性能化、发热成为课题、正在不断替换为DC/DC。
进一步、使用具有上述特点的电压检测器的解决方案更适合车载产品所需的安全性和正确工作的要求。

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