Page 35 - 高解析度UVA MicroLED顯示器—未來顯示技術新主流

DESIGN IDEAS
提高資訊娛樂系統功率密度的
設計考慮
作者:Sahana Krishnan，EDN 特約作者
如今，人們希望在自己舒適的車內獲取更多的娛樂和資訊。「資訊娛樂」(infotainment)一詞本身就 表達了這些功能。當審視驅動這些系統的要素時，會發現一個恒定的驅動力，即在更小的空間中整合 更多功能。因此，在此所帶來的挑戰是如何在提高功率密度的同時仍然保持高度性能。
設計實例
然而，如果元件佈局和佈線不 當，具有更高功率密度的緊湊佈局 將會增加電磁干擾(EMI)這類的潛在 挑戰。本文將討論一些在不影響性能 時提高功率密度的設計技巧。
許多資訊娛樂系統的電源設 計都遵循類似的架構。汽車電池用 作電源的輸入，並且由於冷車發動 和負載突降等不同條件，通常在很 寬的輸入電壓範圍內工作。電池為 寬輸入電壓降壓轉換器供電，該轉
換器輸出中間匯流排電壓。常見的 中間電壓是5V或3.3V電壓軌。該 電壓軌為線性穩壓器(LDO)和低 輸入電壓降壓轉換器等下游設備 供電，這些設備可為各種負載提 供所需的電源。這些負載包括網 路通訊協定介面、連接模組和各 類感測器。對於非電池類降壓轉 換器，通常都會在前端設置一個 輸入濾波器，以減輕特定頻率下 的EMI問題。
電壓降壓轉換器和低輸入電壓降 壓轉換器之間採用了一個負載開 關，這有助於減小靜態電流消耗， 從而最大限度地延長電池壽命。 此外，LDO用於3.3V/10mA電源 軌。對於像這樣的小電流電壓軌， 為了節省設計成本和空間，應該使 用LDO而不是降壓轉換器。
資訊娛樂電源架構
圖1:該電源樹顯示汽車中資訊娛樂系統的供電方式。
(資料來源:Texas Instruments)
提高功率密度的一種方法是 提高開關頻率。在降壓轉換器中， 電路中的每個被動元件會在每個 開關週期內儲存並釋放能量。開 關速度提高後，每個週期緩衝的 能量將減少。開關頻率提高後，可 以使用更小的電容器和電感器這 類被動元件。由於輸入電壓紋波減 小，可以減小輸入電容。由於更快 的環路頻寬，輸出電容也將減小。
一個資訊娛樂系統應用的電 源樹示例如圖1所示。在寬輸入
為了增加此類解決方案的功 率密度，電源設計師採用了一些新 技術，如採用更高的開關頻率(以 減少設計中主要功耗來源)以及緊 湊佈局佈線技術。
開關頻率和被動元件尺寸
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