安森美半導體汽車音響及信息娛樂系統(tǒng)方案

 過去，汽車娛樂系統(tǒng)基本上指的就是音響系統(tǒng)。如今，越來越多消費領域的功能正逐步應用到汽車中，使得現(xiàn)代汽車信息娛樂系統(tǒng)已經(jīng)取代傳統(tǒng)的汽車娛樂系統(tǒng)。當今的汽車搭載了先進的信息娛樂系統(tǒng)，包括導航、音響、遠程信息處理、緊急呼叫、USB、藍牙、SD卡、HDMI和視頻等。安森美半導體憑借其汽車電子方面的技術(shù)優(yōu)勢和能力，為當今及今后的汽車音響及信息娛樂系統(tǒng)提供一系列的電源管理IC、保護器件、信號調(diào)理IC、顯示驅(qū)動IC、信號處理IC等系統(tǒng)所需產(chǎn)品。

1. 電源管理方案

1) 用于車載收音機及儀表盤系統(tǒng)的雙芯片電源方案

NCV8614B和NCV8855(圖1)是安森美半導體的電源管理單元(PMU)，集成了線性穩(wěn)壓器、開關電源、高邊開關、緩沖器，以及輸入/輸出端口。其高度集成性有助于降低系統(tǒng)成本和體積。結(jié)合使用NCV8614B和NCV8855，可以為汽車收音機或儀表盤系統(tǒng)提供完整的電源解決方案。其中，NCV8614B是多路輸出的線性電源管理芯片，其電壓自適應功能可自動根據(jù)輸入電壓選擇，適用于車載收音機設備和儀表盤系統(tǒng)電源。

圖1：結(jié)合使用NCV8614B和NCV8855的汽車收音機系統(tǒng)框圖

NCV8855可滿足一些特色應用中不同可調(diào)輸出電壓、不同電流及不同功能設置需求。該芯片集成了一路高邊開關、一路降壓(Buck)控制器、一路內(nèi)置開關管的2A輸出降壓轉(zhuǎn)換器，以及兩路線性電源控制器，可為多種負載供電，如車載收音機設備的調(diào)諧器、CD機邏輯電路、音頻處理器、CD機或磁帶的控制電路。

2) 帶電流檢測的有源天線LDO

帶電流檢測的LDO(低壓降線性穩(wěn)壓器)能提供精確可調(diào)的電流限值，滿足特殊應用需求，并可為單片機提供模擬或數(shù)字診斷信息，使MCU能夠據(jù)此采取保護措施(如過載時關閉LDO或斷開負載);還能提供電池/偏置電壓反接保護、輸出對電池短路保護、輸出對地短路保護，以及熱關斷保護等功能。

安森美半導體的NCV47700(6%輸出精度)和NCV47701(3%輸出精度)是350 mA可調(diào)輸出電壓低壓降線性穩(wěn)壓器，集成了電流檢測及診斷和系統(tǒng)保護等功能。在10 mA至350 mA的負載電流范圍內(nèi)，電流鏡像精度可保證在±10%(Iout/ICSO)，從而可通過接在CSO引腳的電阻RCSO的壓降得到控制系統(tǒng)所需的準確的輸出電流值。

NCV47700/01既可以配置為輸出可調(diào)穩(wěn)壓器，將輸出電壓設置為所需值，也可以配置為高邊開關。相比傳統(tǒng)分立器件方案，采用NCV47700/01的有源天線電源解決方案能夠大幅減少元器件數(shù)量和PCB面積。

圖2：NCV47700/01應用電路圖。

3) 開關電源方案

a) 升壓(Boost)/反激(Flyback)/SEPIC開關電源控制器

NCV8871、NCV8873和NCV898031是可用于多種拓撲(升壓、反激和SEPIC)開關電源控制器，具有寬范圍工作電壓(3.2 V至45 V)，以及10 μA的極低關斷電流，可提供高性價比的照明解決方案。

NCV8871和NCV8873的出廠可編程開關頻率為170 kHz至1 MHz。NCV8873的反饋基準電壓僅為0.2 V(可以采用低阻值電流檢測電阻，以減少電流檢測電阻功耗)，非常適用于需要恒流控制的應用，如LED驅(qū)動器。NCV898031則是一款開關頻率高達2 MHz的產(chǎn)品，較高的頻率可以采用更小的濾波器件(輸出電容和電感)，從而降低系統(tǒng)成本。

b) 低壓降降壓開關電源控制器

NCV8852是一款驅(qū)動外接P溝道MOSFET、輸出可調(diào)非同步降壓(Buck)開關電源的控制器。它采用峰值電流控制，內(nèi)置斜坡補償及給門級驅(qū)動供電的穩(wěn)壓器，其特點包括：睡眠模式下的低靜態(tài)電流;輸出可調(diào)，反饋基準電壓為800 mV±2%;寬電壓輸入范圍(3.1 V至44 V);可編程開關頻率;內(nèi)部軟啟;欠壓鎖定;頻率可由外部時鐘同步;100%最大占空比;逐周期限流模式，限流值可編程;打嗝式過流保護及短路保護。

c) 直接與電池連接的降壓開關電源

在車載信息娛樂系統(tǒng)的電源應用中，采用頻率高達2 MHz的NCV890xx系列可以省去EMI濾波器，減少所需的外部元件數(shù)目;保證在18 V輸入、最低3.3 V輸出條件下不出現(xiàn)跳周期情況。該系列產(chǎn)品中有多種電流等級和功能的產(chǎn)品可供選擇。其特點包括：最大輸出電流為1.2 A、2 A、3 A三個系列;拋負載保護電壓為40 V 和 45 V兩個等級;同步信號輸入及同步信號輸出;輸出正常指示/開漏輸出/復位開漏輸出;內(nèi)部產(chǎn)生展頻;以及欠壓鎖定、自適應降頻、峰值電流限制、熱保護、睡眠模式下低靜態(tài)電流。

d) 可用于開關電源的中等電壓MOSFET

安森美半導體是多個市場的主要MOSFET供應商。公司發(fā)揮在計算機及通信市場積累的優(yōu)勢和經(jīng)驗，開發(fā)汽車級高性能MOSFET產(chǎn)品。安森美半導體除了提供平面型MOSFET系列，還提供40 V到60 V的溝槽型MOSFET系列產(chǎn)品。與平面型技術(shù)相比，溝槽型技術(shù)可以設計出更低導通阻抗(Rds(on))的產(chǎn)品。下表中列出的是可與安森美半導體不同開關電源方案結(jié)合使用的MOSFET產(chǎn)品。

表1：針對不同汽車信息娛樂系統(tǒng)開關電源方案的中等電壓MOSFET產(chǎn)品選擇

4) 音頻系統(tǒng)多路輸出電源管理芯片(PMIC)

LV5680P是音頻系統(tǒng)多路輸出電源管理芯片，集成了4路低壓降線性穩(wěn)壓器、兩路高邊開關、輔助電源檢測，以及連接到VDD的高邊開關等，可以減少系統(tǒng)元件數(shù)量。LV5680P的特點包括：4路線性穩(wěn)壓器，2路連接到VCC的高邊開關，2路連接到VDD的高邊開關;所有輸出均采用P溝道LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體);可耐受高達50 V的尖峰電壓;內(nèi)置過流保護、過壓保護、過溫保護;可開發(fā)系統(tǒng)。

安森美半導體提供一系列的汽車級線性穩(wěn)壓器，其中包括可直接與電池連接的高壓產(chǎn)品，以及次級低壓輸入的產(chǎn)品，輸出電流50 mA至1 A以上。。

2. 音頻解決方案

安森美半導體的音響娛樂系統(tǒng)解決方案如圖4所示，涵蓋電子音量、板上系統(tǒng)調(diào)諧器/RDS、ADC/DAC/EVR、音頻功率放大器、DAB接收器、IBOC解碼器、DAB解碼器、系統(tǒng)控制器、LCD驅(qū)動器、MP3/WMA/AAC解碼器、CD-DSP、USB主機控制器、內(nèi)置閃存、電機驅(qū)動器等。

圖3：音響娛樂系統(tǒng)解決方案

DSP收音機調(diào)諧器系統(tǒng)LV25810具有增強的多路徑噪聲抑制、I2C通信接口、標準AM/FM全球廣播/FM/LOW-IF、HD無線廣播等功能。而CD控制器LC786961提供CD伺服控制、CD信號處理、壓縮的音頻解碼處理、音頻信號處理、USB主機處理和SD存儲卡主機處理。

LC786800是支持現(xiàn)在和將來所有有助于改進駕駛體驗綜合功能的DSP調(diào)諧器。相對傳統(tǒng)模擬調(diào)諧器，它減少了52個外圍元器件。它也是一個音頻信號解碼DSP，提供音頻信號處理、壓縮音頻的編碼/解碼處理、USB主機處理、SD存儲卡主機處理、電子音量控制。

另外，安森美半導體還提供有FM混合調(diào)諧器、RDS和RBDS標準解調(diào)器、電子音量控制和B類功放等音頻解決方案。

3. LED/LCD驅(qū)動解決方案

安森美半導體的LED/LCD驅(qū)動解決方案適用于汽車內(nèi)部照明和顯示面板驅(qū)動。

1) 汽車音響及信息娛樂系統(tǒng)顯示面板LCD驅(qū)動

LCD驅(qū)動器LC75879通過外圍單片機控制LCD驅(qū)動(位驅(qū)動和段碼驅(qū)動);串行數(shù)據(jù)輸入支持CCB格式通信;與顯示控制相關的附加功能包括：按鍵輸入、通用輸出端口、調(diào)節(jié)背光亮度的PWM輸出，以及LCD顯示器對比度調(diào)節(jié)。

2) 內(nèi)部照明LIN接口RGB LED驅(qū)動器

作為低成本串行通信協(xié)議LIN總線RGB LED驅(qū)動器，NCV7430(圖3)集成了LIN收發(fā)器、RGB LED驅(qū)動及存儲器。這種汽車內(nèi)部彩色照明單芯片解決方案可通過LIN總線接口設置參數(shù)來調(diào)節(jié)LED顏色及亮度。芯片直接從LIN總線接收命令，驅(qū)動RGB LED。NCV7430作為系統(tǒng)中一個LIN從節(jié)點，主節(jié)點可通過總線讀取特定狀態(tài)信息(參數(shù)值和錯誤標志)。其LIN節(jié)點地址可通過內(nèi)部編程進行固化。NCV7430完全兼容汽車級的各項需求。

圖4：NCV7430RGB LED驅(qū)動器

3) 內(nèi)部照明恒流穩(wěn)流器

兩端恒流源穩(wěn)流器件(CCR)為LED穩(wěn)流控制提供了簡單而高性價比的強固解決方案。CCR無需外接額外器件就可實現(xiàn)恒流，而且可任意配置為高邊或低邊恒流穩(wěn)流器。該系列產(chǎn)品可在較寬輸入電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電流，并具有負溫度系數(shù)特性，使LED在極端的工作電壓及工作溫度下避免熱失控。其多種工作電壓版本可滿足不同應用需求(45 V，50 V，and 120 V)，并且可以承受電池的拋負載工況。

4. 保護器件

安森美半導體提供的各種針對汽車音響信息娛樂系統(tǒng)的保護器件均采用領先的低鉗位電壓技術(shù)，可防止外部接口因ESD浪涌而損壞。

1) USB 2.0保護器件

NUP4114UPX、ESD7L5.0等器件是針對高速數(shù)據(jù)信號對(D+、D-)及Vbus的低電容ESD保護，最多可以同時保護兩個USB端口;EMI2121則是針對高速數(shù)據(jù)信號對(D+、D-)及Vbus的共模濾波器及低電容ESD保護，可實現(xiàn)集成EMI抑制及ESD保護。

2) USB 3.0保護器件

ESD7008等器件可插入式走線，不改變原來走線，對兩對超高速信號、一對高速信號及VCC提供低容值ESD保護。

3) HDMI保護器件

ESD7004、MG2040高速信號采用插入式走線布局，對四對高速信號(最高六路額外的信號線)提供低容值ESD保護。

此外，安森美半導體還提供各種汽車級運算放大器和比較器、滿足舒適和娛樂系統(tǒng)個性化需求的EEPROM、有效幫助PWM控制器抑制EMI的電路保護方案P6P82PS01A、USB音頻過采樣時鐘發(fā)生器、用于顯示接口的有源EMI方案、時鐘產(chǎn)生器和分配器、可靠的標準邏輯系列，以及多種選擇的汽車級小信號分立器件。與上述解決方案一樣，這些元件均具有汽車級品質(zhì)、強固和高性能的特點，有助于設計人員滿足汽車應用嚴苛的環(huán)境及性能要求。