T-BOX 电源设计

我是汽车技术支持

我叫罗志明

英文叫马卡罗

那接下来就由我来介绍一下 T-BOX

在这个应用里面 TI 对应的解决方案

那先来了解一下什么是 T-BOX

那 T-BOX 是一个远程控制单元

那这个就是嵌入式的系统

提供了一些云平台

跟车身的一些交互信息的一些交互

现在车厂主要是用这个 T-BOX

来做一些主要的作用

像一个电子收费 紧急呼叫 远程停车

包括远程开门 导航服务

交通辅助等这些功能

包括有一些自动诊断的一些功能

所以 T-BOX 可能在未来的应用中

越来越广泛的应用到

车厂跟这个用户之间的信息的一些沟通

那在 TI 的官网上

我们有非常多的一些参考设计

供大家去做应用设计的时候参考

那大家登陆我们 TI.com 的官网

选择应用与设计

在信息娱乐仪表盘这个页面里

点击进去之后

选择我们远程信息处理单元

那选择对应的功能子单元

进去之后我们会显示这样的一个菜单页面

那这个页面当中你点击对应的功能框图

那这个框图里面对应右边

会出现我们的一些关键的产品

包括我们的参考设计

那大家可以点到这部分各个功能去看

我们对应的一些主要的推荐的产品

那 T-BOX 主要分为几大部分

那第一个部分就是电源部分

第二部分是充放电管理

第三部分是紧急呼叫的单元

第四部分是那个无线的部分

第五部分的话是我们的接口部分

那还有其他的像一些

逻辑跟一些时钟的单元

那接下来的话我主要会从以下几个单元部分

展开去讲对应 TI 的一些解决方案

那电源在 T-BOX 当中是最重要的

那第一部分电源

汽车电源是用的 12 伏的一个系统

那进来的话一般会在前端加一个电流检测

那对应的 TI 的设备的话有 INA199

那另外一个的话有一个开关的一个

高边开关的一个 MOS 的一个开关

那可以用我们 LM5050-Q1 这个产品

那进来之后电源的大概的轨道分为两级

第一级的话就一般从

一个 12 伏转成一个 5 伏

那这里会有两个路径

一个路径是用我们的宽压的 buck

那这个降压的话就是说

从这个 12 伏直接降到 5 伏

那另外一个旁路

还有一个辅助的一个 LDO

那这个 LDO 的话主要提供在一个

静态功耗模式下的一个应用

那你在低功耗模式下的时候

我会把这个宽电压的 buck

去把它禁止掉

然后从这个静态电流小的 LDO

实现后级的供电

那这个主要用能是降低整个 T-BOX 系统

在低功耗状态下的一个静态电流

那因为二级电源的话

就是主要跟后面的负载的供电

那这因为五伏并不是

后面负载的所有的供电电压

所以后面还要进行一个二级的降压

那有两种 一种是用 buck 来降

那种来的话主要是取决于你的负载的要求

如果说对一些大电流的一些负载

那位采用这种升降压的芯片来做

像我们的 TPS62090

如果是负载电流比较小的

那我们可以用 LDO 来降

像我们经典的 TLV700xx 这个系列

那还有一种的话就是

有些是带有 Q 功能的

那带有 Q 功能的话

主要是会存在一个

功率运放的一个供电电压

它高于我们的一级降压五伏

那这就会存在一个升压的一个要求

那我们可以选择我们的升压的器件

TPS6108x 的这个系列

从始电压升到一个九伏

或者更高电压的一个范围

还有一种方案就是电源里面

还有一种方案就比较奇特一点

就是这个的话因为我们的电池系统

是一个12伏的一个供电系统

那它可能会先保证这个12伏

一级电源它用一个升压来确保

一级电源输出是一个12伏的稳定的电压

那主要是因为在特殊的应用状态下

你的电源系统可能会降到比较低的电压

比如说发动机点火

那可能会把这个汽车的电池电压

拉到五伏的这样的一个水平

那这为保证12伏的供电

那持续一级我们就先用一个升压芯片

像我们的 TPS55340

再升到一个 12 伏一个电压

后级再采用降压的作用芯片

来实现后级的一个供电电压的需求

那因为你一级已经降到 12 伏的一个电压

那后级就全部用降压的范围

包括你的功放

那 9V 包括你的 MCU 的供电 3.3V

包括你的像 4G 的模块的供电

3.8 伏或 5 伏的这种供电

那这个同样的原则

就是说根据你的负载的功率的大小

那选择是降压芯片还是 LDO

那如果是你的负载比较大

那可以用降压芯片

如果负载比较小的

那可以用 LDO 这种芯片来做

那在这里的话我推荐一下

我们一个比较新的一个降压芯片

那这个是基于我们 LPC9 的工艺

来做的一个新的产品

那这个是一个宽电压的

一个输入的一个降压产品

36 伏的一个宽电压

最高电压可以迈到 42 伏

那 2 安 3 安那 33630 的话

对应的是 3 安

那 33620 对应是 2 安

那是一个同步的一个降压的一个产品

它主要有几点

第一点的亮点的话

第一个是它的内置的 RDSon 的话

是 85/55 毫欧

然后另外一个就是

50 纳秒的动态响应时间

然后静态的电流

没有负载的情况下小于 25uA

还有一点就是说它的是支持三个频率

一个 410k 1.4M 跟 2.1M

大家知道就是说

在汽车应用我们做 EMI 的时候

那可能主要是音频的

那个收音的一个干扰

那我们大部分会选择

高频的 2.1 兆这种频率来做

还有一个就是我们的封装

我们封装的话有两种

第一个是 SOC-8

还有是 QFN-12 的一个封装

那这有 QFN-12 的一个封装是 3×2 的

小尺寸的一个封装

我们对比这两个尺寸的一个大小的话

大家看到这个尺寸是小得非常的多

然后这一代产品的话

是基于我们 LPC9 的一个工艺的话

它有几大非常大的一个亮点

第一个第一点的话就是说

我们的是那个 RDSon 比较小

然后另外一个是尺寸小

还有一个是那个匹配的电感非常小

匹配电感的话

这个如果说我们选择

2.1M 3A 的一个输出电流的话

那我们的匹配电感是可以降到

1.5 毫亨的样子

那如果是我们以前其他同类的产品的话

那电感的大小应该是 2.2毫亨

那这个就能降低你的一些电感的尺寸

包括降低你电感的一个成本

那还有一个比较大的一个创新的亮点

就是说我们这个产品是采用了倒装的技术

那大家看到这幅图的话

我们是采用这个是传统的

采用这个线邦定的方式来做

那在这种邦定的过程中

这里就会有一个走线

那走线在里面其实在这个芯片内部

很容易产生 EMI 的干扰

那我们这种新的倒装技术的话

直接从这个引脚直接引从这样往下走

那这样就避免了这个引线的一个

这种 EMI 的一个

额外的一个 EMI 的一个产生点

那能降低整个 EMI 的一个性能

那接下来讲一下我们的电池的一个方案

充电 因为 T-BOX 其实是要在

紧急状态下能完整的工作

那这个就会有一个备用电池的一个需求

那它主要有三点的要求

第一个就是说它要能通话

就是当你的那个主系统的电源

就汽车的电源出现意外的情况下

你的备用电池要能正常的工作

那能实现通话的一个功能

另外一个就是要符合

汽车温度的一个温度的一个要求

然后要能循环的充电

那其实市面上比较通用的电池有两种

一种是镍氢电池那另外一种是锂电池

那镍氢电池有一个

它的特点 比较大的优点

就是说安全可靠

但他有自己的缺点

比如说单节电池电压低 他的能量小

那锂电池现在越来越多的车厂

会选用锂电池这种方式来做

那锂电池的它的优点就是能量密度大

他一节电池呢能量可以超过镍氢电池三节

同样体积上能超过镍氢三节串的这种的能量

另外一点说锂电池

但它有自己本身的一些缺点

比如说可靠性上面

安全的保护方面比镍氢电池上要求会比较高

那对应的 TI 的一个充电的方案来讲的话

那对应的锂电池的话

我们采用我们线性充电管理芯片

像 BQ24075 或者 BQ24081 这种芯片来做

那镍氢电池来说相对充电管理

我们可以用 BQ20 来做这个镍氢的充电管理

那但在镍氢充电管理的方案当中

很多实际客户在使用的过程中

可能不会选择专用的镍氢充电管理芯片来做

这个主要是因为

镍氢充电管理的芯片成本的比较贵

然后镍氢充电管理相对会比较安全

那客户会选择用 LDO 的这种方式

来进行充电管理

因为 LDO 会限制最大的一个输出电流

那能保护你镍氢的充电管理的电流

所以它这种会用 LDO 来做

那对应的话也可以选择我们的

TI 的一些 LDO 的产品

来对这个镍氢的充电管理

那因为锂电池的充电管理

要求会比较高一点

包括它的一些安全可靠性要比较高

那这种的话一般是专用的锂电池芯片来做

那锂充电电池的放电管理的话

我们会用一个

因为这里的电压的话

会降到三伏左右的一个电压

那这里的话会用我们的放电管理芯片

TPS61088 来做这种放电

升到我们在前面讲到的

一级的一个稳定的电压的范围

一个五伏的一个电压的轨

我是汽车技术支持

我叫罗志明

英文叫马卡罗

那接下来就由我来介绍一下 T-BOX

在这个应用里面 TI 对应的解决方案

那先来了解一下什么是 T-BOX

那 T-BOX 是一个远程控制单元

那这个就是嵌入式的系统

提供了一些云平台

跟车身的一些交互信息的一些交互

现在车厂主要是用这个 T-BOX

来做一些主要的作用

像一个电子收费 紧急呼叫 远程停车

包括远程开门 导航服务

交通辅助等这些功能

包括有一些自动诊断的一些功能

所以 T-BOX 可能在未来的应用中

越来越广泛的应用到

车厂跟这个用户之间的信息的一些沟通

那在 TI 的官网上

我们有非常多的一些参考设计

供大家去做应用设计的时候参考

那大家登陆我们 TI.com 的官网

选择应用与设计

在信息娱乐仪表盘这个页面里

点击进去之后

选择我们远程信息处理单元

那选择对应的功能子单元

进去之后我们会显示这样的一个菜单页面

那这个页面当中你点击对应的功能框图

那这个框图里面对应右边

会出现我们的一些关键的产品

包括我们的参考设计

那大家可以点到这部分各个功能去看

我们对应的一些主要的推荐的产品

那 T-BOX 主要分为几大部分

那第一个部分就是电源部分

第二部分是充放电管理

第三部分是紧急呼叫的单元

第四部分是那个无线的部分

第五部分的话是我们的接口部分

那还有其他的像一些

逻辑跟一些时钟的单元

那接下来的话我主要会从以下几个单元部分

展开去讲对应 TI 的一些解决方案

那电源在 T-BOX 当中是最重要的

那第一部分电源

汽车电源是用的 12 伏的一个系统

那进来的话一般会在前端加一个电流检测

那对应的 TI 的设备的话有 INA199

那另外一个的话有一个开关的一个

高边开关的一个 MOS 的一个开关

那可以用我们 LM5050-Q1 这个产品

那进来之后电源的大概的轨道分为两级

第一级的话就一般从

一个 12 伏转成一个 5 伏

那这里会有两个路径

一个路径是用我们的宽压的 buck

那这个降压的话就是说

从这个 12 伏直接降到 5 伏

那另外一个旁路

还有一个辅助的一个 LDO

那这个 LDO 的话主要提供在一个

静态功耗模式下的一个应用

那你在低功耗模式下的时候

我会把这个宽电压的 buck

去把它禁止掉

然后从这个静态电流小的 LDO

实现后级的供电

那这个主要用能是降低整个 T-BOX 系统

在低功耗状态下的一个静态电流

那因为二级电源的话

就是主要跟后面的负载的供电

那这因为五伏并不是

后面负载的所有的供电电压

所以后面还要进行一个二级的降压

那有两种 一种是用 buck 来降

那种来的话主要是取决于你的负载的要求

如果说对一些大电流的一些负载

那位采用这种升降压的芯片来做

像我们的 TPS62090

如果是负载电流比较小的

那我们可以用 LDO 来降

像我们经典的 TLV700xx 这个系列

那还有一种的话就是

有些是带有 Q 功能的

那带有 Q 功能的话

主要是会存在一个

功率运放的一个供电电压

它高于我们的一级降压五伏

那这就会存在一个升压的一个要求

那我们可以选择我们的升压的器件

TPS6108x 的这个系列

从始电压升到一个九伏

或者更高电压的一个范围

还有一种方案就是电源里面

还有一种方案就比较奇特一点

就是这个的话因为我们的电池系统

是一个12伏的一个供电系统

那它可能会先保证这个12伏

一级电源它用一个升压来确保

一级电源输出是一个12伏的稳定的电压

那主要是因为在特殊的应用状态下

你的电源系统可能会降到比较低的电压

比如说发动机点火

那可能会把这个汽车的电池电压

拉到五伏的这样的一个水平

那这为保证12伏的供电

那持续一级我们就先用一个升压芯片

像我们的 TPS55340

再升到一个 12 伏一个电压

后级再采用降压的作用芯片

来实现后级的一个供电电压的需求

那因为你一级已经降到 12 伏的一个电压

那后级就全部用降压的范围

包括你的功放

那 9V 包括你的 MCU 的供电 3.3V

包括你的像 4G 的模块的供电

3.8 伏或 5 伏的这种供电

那这个同样的原则

就是说根据你的负载的功率的大小

那选择是降压芯片还是 LDO

那如果是你的负载比较大

那可以用降压芯片

如果负载比较小的

那可以用 LDO 这种芯片来做

那在这里的话我推荐一下

我们一个比较新的一个降压芯片

那这个是基于我们 LPC9 的工艺

来做的一个新的产品

那这个是一个宽电压的

一个输入的一个降压产品

36 伏的一个宽电压

最高电压可以迈到 42 伏

那 2 安 3 安那 33630 的话

对应的是 3 安

那 33620 对应是 2 安

那是一个同步的一个降压的一个产品

它主要有几点

第一点的亮点的话

第一个是它的内置的 RDSon 的话

是 85/55 毫欧

然后另外一个就是

50 纳秒的动态响应时间

然后静态的电流

没有负载的情况下小于 25uA

还有一点就是说它的是支持三个频率

一个 410k 1.4M 跟 2.1M

大家知道就是说

在汽车应用我们做 EMI 的时候

那可能主要是音频的

那个收音的一个干扰

那我们大部分会选择

高频的 2.1 兆这种频率来做

还有一个就是我们的封装

我们封装的话有两种

第一个是 SOC-8

还有是 QFN-12 的一个封装

那这有 QFN-12 的一个封装是 3×2 的

小尺寸的一个封装

我们对比这两个尺寸的一个大小的话

大家看到这个尺寸是小得非常的多

然后这一代产品的话

是基于我们 LPC9 的一个工艺的话

它有几大非常大的一个亮点

第一个第一点的话就是说

我们的是那个 RDSon 比较小

然后另外一个是尺寸小

还有一个是那个匹配的电感非常小

匹配电感的话

这个如果说我们选择

2.1M 3A 的一个输出电流的话

那我们的匹配电感是可以降到

1.5 毫亨的样子

那如果是我们以前其他同类的产品的话

那电感的大小应该是 2.2毫亨

那这个就能降低你的一些电感的尺寸

包括降低你电感的一个成本

那还有一个比较大的一个创新的亮点

就是说我们这个产品是采用了倒装的技术

那大家看到这幅图的话

我们是采用这个是传统的

采用这个线邦定的方式来做

那在这种邦定的过程中

这里就会有一个走线

那走线在里面其实在这个芯片内部

很容易产生 EMI 的干扰

那我们这种新的倒装技术的话

直接从这个引脚直接引从这样往下走

那这样就避免了这个引线的一个

这种 EMI 的一个

额外的一个 EMI 的一个产生点

那能降低整个 EMI 的一个性能

那接下来讲一下我们的电池的一个方案

充电 因为 T-BOX 其实是要在

紧急状态下能完整的工作

那这个就会有一个备用电池的一个需求

那它主要有三点的要求

第一个就是说它要能通话

就是当你的那个主系统的电源

就汽车的电源出现意外的情况下

你的备用电池要能正常的工作

那能实现通话的一个功能

另外一个就是要符合

汽车温度的一个温度的一个要求

然后要能循环的充电

那其实市面上比较通用的电池有两种

一种是镍氢电池那另外一种是锂电池

那镍氢电池有一个

它的特点 比较大的优点

就是说安全可靠

但他有自己的缺点

比如说单节电池电压低 他的能量小

那锂电池现在越来越多的车厂

会选用锂电池这种方式来做

那锂电池的它的优点就是能量密度大

他一节电池呢能量可以超过镍氢电池三节

同样体积上能超过镍氢三节串的这种的能量

另外一点说锂电池

但它有自己本身的一些缺点

比如说可靠性上面

安全的保护方面比镍氢电池上要求会比较高

那对应的 TI 的一个充电的方案来讲的话

那对应的锂电池的话

我们采用我们线性充电管理芯片

像 BQ24075 或者 BQ24081 这种芯片来做

那镍氢电池来说相对充电管理

我们可以用 BQ20 来做这个镍氢的充电管理

那但在镍氢充电管理的方案当中

很多实际客户在使用的过程中

可能不会选择专用的镍氢充电管理芯片来做

这个主要是因为

镍氢充电管理的芯片成本的比较贵

然后镍氢充电管理相对会比较安全

那客户会选择用 LDO 的这种方式

来进行充电管理

因为 LDO 会限制最大的一个输出电流

那能保护你镍氢的充电管理的电流

所以它这种会用 LDO 来做

那对应的话也可以选择我们的

TI 的一些 LDO 的产品

来对这个镍氢的充电管理

那因为锂电池的充电管理

要求会比较高一点

包括它的一些安全可靠性要比较高

那这种的话一般是专用的锂电池芯片来做

那锂充电电池的放电管理的话

我们会用一个

因为这里的电压的话

会降到三伏左右的一个电压

那这里的话会用我们的放电管理芯片

TPS61088 来做这种放电

升到我们在前面讲到的

一级的一个稳定的电压的范围

一个五伏的一个电压的轨