《線性穩壓器系列》3：如何根據應用需求選擇合適的線性穩壓器

本文作者： 英飛凌汽車事業部工程師萬丹

針對不同的汽車應用需求，線性穩壓器分為多種類型。除通用線性穩壓器外，還有后線性穩壓器、跟蹤器和電流檢測線性穩壓器。每種類型的特點是什么？如何選擇不同的應用程序？讓我們詳細解釋一下。

1. 汽車應用中電源供電結構概述

汽車電子模塊產品種類繁多，應用類型也多種多樣產品和應用都需要電源芯片。電源芯片包括線性穩壓器和DC/DC，通常在系統結構的前端，將車輛電池電源轉換為滿足后端電池芯片需求的穩壓源。因此，線性穩壓器的選擇與電源結構中電源芯片的類型和位置有關。

由于機械結構，板內的電芯片將存在于系統中，如MCU、 通訊芯片（CAN, Ethernet switches）、存儲芯片等，以及板外電芯片，如傳感器芯片和天線。以下是如何為這些不同的電芯片選擇合適的線性穩壓器。

2. 推薦板內電芯片電源

系統中的電芯片大多在板內，通常使用通用線性穩壓器和后線性穩壓器為板內的電芯片供電。

a) 在什么情況下使用通用線性穩壓器？

如果系統只需要1~2路電源軌(如5)V，3.3V），然后使用1~2個通用線性穩壓器。在這種應用場景下，線性穩壓器的輸入引腳直接連接到車輛電池，因此對線性穩壓器有以下要求：

1） 為了支持系統滿足行業標準(如LV124)要求，并在發動機點火（Cranking） 在應用場景下也能穩定工作；

2） 靜態電流較低，以滿足系統靜態功耗的要求。

以下參數可以更好地滿足上述要求：

1）3V – 40V適用于24的輸入電壓范圍V輸入較高電壓可達60的通用線性穩壓器V；

例如：TLS820輸入電壓范圍

2）5μA ~ 40μA靜態電流性能

例如：TLS靜態電流參數805

b) 后線性穩壓器在什么情況下需要使用？

當系統需要多路電源軌時，例如Camera除了應用MCU 和CAN外，還需要2.5V和1.8V給Camera推薦供電DC/DC 提高電源效率的后級穩壓器方案。

例如，同一系統只使用通用型LDO供電時，功耗為12W：

若使用DC/DC 后穩壓器的供電結構可降至~4W：

由于后級線性穩壓器的輸入通常來自于一個DC/DC輸出電壓穩定，后線性穩壓器的輸入電壓范圍不需要像通用線性穩壓器那樣寬，具有更多的成本優勢。

例如：TLS205輸入電壓范圍：

此外，后線性穩壓器的低輸出噪聲特性也能更好地滿足Camera和RADAR應用電源的低噪聲要求。

例如：TLS208的輸出表現

3. 推薦傳感器電源

建議使用跟隨器（Tracker）為傳感器供電。

傳感器應用場景對電源的要求如下：

1） 支持系統實現更高的檢測精度；

2） 如果給板外傳感器供電，電源輸出端需要更高的魯棒性，能夠承受輸出端的短路需求。

跟隨器的如下特點能更好地滿足上述要求：

1） 跟蹤精度很高，以保證傳感器電源電壓的高精度跟蹤MCU的ADC為了實現更高的檢測精度，模塊的參考電壓；

例如：TLS105跟隨精度參數

2） 輸出端具有較高的耐壓值和集成限流功能，以支持輸出端對電源/地面短路的需求。內置反向保護功能。適用于板外傳感器。

例如：TLS105各種耐壓值（Absolute Maximum Rating）參數

跟蹤器的原理決定了它需要外部參考電壓VADJ如果是，確保輸出VADJ電壓消失了，跟隨器的輸出也關閉了。因此，跟隨器的應用電路結構也不同于通用線性穩壓器。

上圖為通用線性穩壓器的應用電路結構，無需參考電壓VADJ。

上圖為跟隨器的應用電路結構，需要參考電壓VADJ。

4. 推薦天線電源

建議使用電流檢測線性穩壓器為天線供電。

天線應用場景對電源的要求如下：

1） 能檢測天線的供電電流；

2） 可監測天線的開路/短路狀態，調節供電線的電流和電壓；

3） 由于板外負載要求電源輸出端具有更高的魯棒性，因此能夠承受輸出端的短路需求。

目前，一些應用程序使用外部分立器件來構建輸出電流的檢測電路，其缺點是：

1） 分立電路結構復雜，包括大量設備，每個設備都會給檢測系統帶來誤差，較終檢測電路的檢測精度相對較低；

2） 分立器件數量多，占板面積大，通常用于天線應用，如T-Box模塊，eCall尺寸小的模塊，PCB面積有限，分立電路方案會增加PCB板材設計難度。

電流檢測線性穩壓器的以下特點可以更好地滿足天線對電源的要求：

1） 內置輸出電流檢測功能，可高精度檢測輸出電流值。

例如：TLF4277-2的檢測精度為5%-10%

2） 內置可調輸出限流功能，以調節輸出電流。

輸出限流的調節是通過芯片引腳上連接的電阻來實現的。

3） 輸出電壓可調。

4） 通過狀態腳反饋內置多種診斷功能MCU。

例如：TLF4277-2的診斷結果體現在CSO引腳電壓上

5） 輸出端具有較高的耐壓值和集成限流功能，以支持輸出端對電源/地面短路的需求。內置反向保護功能。適用于板外天線。

例如：TLF4277-2耐壓值（Absolute Maximum Rating）參數

以上是對不同類型線性穩壓器特點和應用場景的詳細介紹。同時，附上較新的選擇列表，希望能幫助您更合理地選擇英飛凌汽車級線性穩壓器。

選型列表(點擊查看大圖)

以上是線性穩壓器系列的全部內容。通過這三篇技術文章，我們系統地梳理了線性穩壓器，從基本原理、功能和類型逐步進步，并對汽車級進行了深入和詳細的解釋LDO內置診斷和保護功能。最后，分析了汽車應用的供電結構，解釋了如何根據應用選擇合適的線性穩壓器。如果你認為這篇文章對你有幫助，請記住與你的朋友分享。詳情請瀏覽以下網站。