分立 SBC：適用于任何應(yīng)用的通用且可擴(kuò)展的解決方案

系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片或 SBC 是一種集成電路 (IC)，它結(jié)合了系統(tǒng)的許多典型構(gòu)建塊，包括收發(fā)器、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。雖然這些集成設(shè)備可以在許多應(yīng)用中提供尺寸和成本節(jié)約，但它們并非在所有情況下都適用。

對于 SBC 不適合的應(yīng)用程序，構(gòu)建上述構(gòu)建塊的磁盤實(shí)現(xiàn)可能是有益的，這就是我所說的“離散 SBC”一詞的意思。在這篇文章中，我將描述構(gòu)建離散 SBC 可以解決系統(tǒng)要求的一些場景，以及使用離散解決方案可以獲得哪些額外好處。

多功能電源拓?fù)?

汽車中的不同節(jié)點(diǎn)在不同的輸入瞬態(tài)期間將具有廣泛不同的性能要求。例如，在車輛周圍路由關(guān)鍵信息的網(wǎng)關(guān)模塊有時(shí)需要通過低至 4.0V 的冷啟動(dòng)輸入瞬態(tài)繼續(xù)正常運(yùn)行。鑒于此要求，我們將需要某種形式的升壓轉(zhuǎn)換器，以在低輸入電壓瞬態(tài)期間保持輸出電壓軌處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

一個(gè)示例解決方案是創(chuàng)建一個(gè)具有寬輸入電壓升壓調(diào)節(jié)器到中間電壓的兩級穩(wěn)壓器，然后是一個(gè)寬輸入電壓降壓穩(wěn)壓器到所需的輸出電壓。

雖然此解決方案需要兩個(gè)穩(wěn)壓器，但額外的好處是：

· 我們可以選擇中間電壓，以便從中調(diào)節(jié)多個(gè)輸出軌。有源天線應(yīng)用通常需要 7V 至 12V 的穩(wěn)壓電壓;控制器局域網(wǎng) (CAN) 收發(fā)器需要 5V;微處理器通常需要 5.0V、3.3V 或 1.8V。通過選擇高于所需的最高穩(wěn)壓輸出電壓的中間電壓，我們無需在模塊內(nèi)安裝第二個(gè)升壓穩(wěn)壓器。

· 在 eCall 等應(yīng)用中，模塊必須在給定時(shí)間內(nèi)通過掉電條件或完全電池?cái)嚅_條件運(yùn)行，我們可以將中間電壓設(shè)置為更高的電壓，以便在穩(wěn)壓器的輸出電容中存儲更多能量。存儲在輸出電容中的總能量(在這種情況下也充當(dāng)?shù)綦娀螂姵財(cái)嚅_情況下的保持電容)等于 。如我們所見，能量與存儲電壓的平方成正比，這意味著如果中間電壓增加一倍，則存儲的總能量會增加四倍，從而更容易通過掉電或在電池?cái)嚅_后保持更長的運(yùn)行時(shí)間。

在我的第二個(gè)示例中，分立式 SBC 解決方案可能有利于需要在電池輸入電壓可能下降至 5.5V 或低于 5.5V 的啟停瞬態(tài)下運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)。如果模塊既需要為 CAN 收發(fā)器提供 5V 穩(wěn)壓電源，又需要為微控制器提供 3.3V 穩(wěn)壓電源，則設(shè)置為 3.3V 的寬輸入電壓降壓轉(zhuǎn)換器后接小型低輸入電壓升壓轉(zhuǎn)換器可能具有競爭力解決方案。

這里的另一個(gè)好處是，由于電池的輸入電壓會立即降壓到一個(gè)穩(wěn)定的低電壓，它只需要一個(gè)寬輸入電壓調(diào)節(jié)器。因此，3.3V 至 5.0V 升壓穩(wěn)壓器可以是低輸入電壓、低電流的器件，從而節(jié)省成本。

可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列和控制器產(chǎn)品

離散系列通常帶有具有不同電流等級的不兼容系列成員。這使我們可以更輕松地為低端、中端和高端應(yīng)用擴(kuò)展電源，而無需重新設(shè)計(jì)電路板。

執(zhí)行此操作的 TI 系列示例包括：

· 降壓穩(wěn)壓器：

· LM53625-Q1和LM53635-Q1系列 (2.5A/3.5A)。

· TPS57040 -Q1/ 57140 -Q1/ 54240-Q1系列 (0.5A/1.5A/2.5A)。

· 線性穩(wěn)壓器 (LDO)：

· TPS7B63-Q1和TPS7B68-Q1看門狗 LDO 系列 (300mA/500mA)。

· TPS7B67-Q1和TLE4275-Q1 450mA LDO 系列，帶和不帶低功耗模式。

根據(jù)我們設(shè)計(jì)的負(fù)載電流或功能要求，這些系列中的每一個(gè)系列中的器件都是引腳對引腳等效的并且可以相互互換。由于降壓和升壓穩(wěn)壓器都有使用外部場效應(yīng)晶體管 (FET) 和二極管的控制器產(chǎn)品，因此我們可以根據(jù)每個(gè)設(shè)計(jì)變體的負(fù)載電流要求輕松擴(kuò)展這些產(chǎn)品。

雖然并非所有應(yīng)用程序都具有與我在此處描述的兩個(gè)示例相同的要求，但愿意查看離散解決方案可提供卓越的靈活性和可擴(kuò)展性。