1.2TI关键TBOX参考设计

OK那我们下面就大概介绍一下

针对于这个Telematics的应用的话 我们有几个Reference Design

第一个的话就是

eCall Audio的Design 这个的话就是Focus在eCall功能的

音频的设计

那么它其实... 大家可以看到这个系统框图

对这个功能你要实现 其实也不是非常困难

我们有一个CallBack的芯片

就是TRV320 AIC系列 就3109、3104等等

那么通过这个CallBack的话 我们就可以完成这个

就是音频信号链的这么一个处理

包括...

重麦克风进来，然后再通过

一个我们的Class D 然后去驱动我们的喇叭

去完成这个Speaker的外放

然后供电的话，TI有非常丰富的 LDO、Buck等等的

电源的芯片可以供大家去进行选择

这个是我们要看的第一个eCall的功能

然后正常来讲，Telematics对Speaker

的功率，其实要求并不是很高

我们看到的话，有的低到5伏

那有的15伏25瓦

有的是15瓦25瓦

那么这个设计的话 我们是一个8瓦的设计

那么就取决于 我们这个TAS5411的芯片

当然对于大功率的我们也有 比如说，5421

或者说更小功率的也有 比如说，TAS2040等等

丰富的产品线可以让大家去针对

不同的设计需求选择不同的器件

OK这个就是Block Diagram

那么第二个参考设计 是我们的TCU加eCall的设计

OK它这个就是在eCall的 基础上我们可能需要加入一些

比如说MCU的一些控制

然后对一些...我们这个...

接口的一些管理

那么还有一个的话它里面还有一个 Backup Battery Charging的一些设计

这里用的是磷酸铁锂

不同的电池它需要的充电电压不一样

所以说根据不同的电池 我们也可以用不同的方案或者说

设计的时候就考虑 LDO出来的电压就不一样

等等

OK就是我们系统框图

结合我们之前说的Block Diagram 我们也可以大概的在这里

啰唆一下

第一点就是

防反Reverse Protection

还有Short Protection就是短路保护

这个的话我们也有专业的器件 去搭配moss

去实现这个方案功能

那么在这个参考设计所用的一级电源

是一个多通道的Controller

就DCDC Controller叫TPS43330

它其实里面包括了两个Buck通道

还有一个Boost通道

OK这就是Boost

那Boost的功能是实现 比如说在crank的情况下

电池电压跌的比较低4.5伏

然后你后续一级 其实没有办法维持5伏

或者说更低的电压输出情况下

你就需要把电池电压在4.5伏的情况下

把它Boost到10伏

然后再去给后续一个保持供电的功能

主要是针对Start/Stop的应用这个

然后第二的话 就是我们看到它有两个轨

分别出来是一个5伏和3.6伏

那这个就是我们一级直接就可以 把电压降到5伏和3.6伏

然后这是一级电源

那么到后面的话 我们可以看到二级电源

它也会用到比如说LDO

从5伏把它转到3.6伏

给电池进行供电

那这就是Backup Battery 简单的一个供电

然后同时的话它3.6伏 也是会需要通过其他的LDO

去到3.3伏的轨 或是说有更多一点几伏的轨

等等

这个是我们说的二级供电

OK

这个的话其实对我们TCU 的一个电源树的总结

Power Tree的总结

在里面的话可以我们假设是说

supply voltage进来之后我们要提供 比如说3.8伏、1.5伏、5伏、9伏

OK还有Backup Battery 3.5伏

等等的一些电源轨 我们是可以通过不同的器件搭配

去实现最终的输出电源轨

OK这个的话其实在我们的官网上 你其实也可以找到一些参考设计

因为其实...

怎么去选择这种具体的电源

还是需要你 Based在具体的电源去做的

我个人感觉的话就是说 你可以采用一个逆向的思维

因为你最终是从结果导向的 毕竟设计是一个结果导向的事情

我们还是要从需求出发

我们要实现什么样的电源轨 它每个轨里面电流需求是多少

然后再往前去一步一步的去推

二级电源可以用什么 然后一级电源可以用什么

前面是不是需要加Boost

或是说前面可能是 需要一个Buck Boost的结构

或者Sepic的结构等等

OK那...

聊到这个电源的话我们可以看一下

这个是我们TI的一个...

DCDC其实它是一个Buck啦

就是降压DCDC的 Converter的Road Map

TI把它定义成四类

一个其实Wide Vin DCDC 这个就是我们说的一级

因为它有直接接电池 所以它需要考虑电池的很多情况

比如说最大电压需要支持到40伏以上

等等

那么这个Mid-Vin 跟Low Power DCDC就是我们

说的那个二级大概方法是说 按输入电压区分就是

Mid-Vin可能就是比那个...

到10伏左右的一个最大输入电压

然后Low Power那可能就是 纯粹的二级就是最大电压可能支持6伏

输入电压支持6伏然后它是为了做 最后一级的电源的DCDC转换用的

OK这个是我们Wide Vin的

一个Wide Vin的Buck Slide

其实我们能够看到 针对于TI的四个E的应用

然后它会有不同的产品通常针对于 不同的电池也会有不同的产品

12伏、24伏跟48伏

就是12伏就我们最常见的车载电池

然后24伏的话更多是用在卡车上面

那么48伏的话更多是轻混 就48伏系统上面

它其实主要做一个能量的回收 跟启动的时候提供电源模块等等

那我们Wide Vin的优势

是什么呢

就是比如说Wide Vin 那肯定就是能够考虑到很多

不同电源输入的状况

能保证我们不同电源输入的情况下

我们都能够要么补块要么至少

要么是能正常工作 要么至少是可以省块

那么第二的话就是High Efficiency

High Efficiency的话 有很多种实现方式

其实如果作为Controller来说

它可能是需要提供更大的驱动电流

那么Convertor来说的话 有可能它有把我们的...

作为Convertor来说 它可能就是比如说通过一些

将非同步的一些

我们以前用的比如说非同步的DCDC 用的比较多但是它

但是它可能现在就慢慢的推 我们同步的DADE比较多

这样的话有利于 提高我们这个Efficiency

然后第三点的话 就是Small Solution Size

Small Solution Size的话 我觉得就有两点

第一个的话就是 从Controller到Convertor

Controller就是说我们这个MOS管

需要外置的 你需要另外选MOS管

这个Controller只会提供Driving的信号

那Controller它就把这个MOS管 集成在这个芯片里面了

所以说这个时候你就可以省掉MOS管

无论是它的Cost还是它的面积

那么第二点的话就是说我们的TI 现在做的电源芯片主推

的电源开关频率都是在2.2兆或者以上

提高这个开关频率有什么好处就是说

更大的开关频率可以让你...

在相同输入电压情况 或者输出电压的情况下

你的电压纹波跟电流纹波会更小

那电流纹波会更小会可以让你把 比如说电感等等的功率元器件

的选型可以带来一些优化比如说

我可以选一个更低饱和电流的电感

在这个情况下就一般而言 对应着更小的Cost

或者更小的体积

这就是我们自己把整个Solution 做成Small的两种方式

第四点就是Low Iq

那这个刚刚也提到了

现在的整车上面 电池还是那个电池但是

它使用的ECU是越来越多所以

对于某个控制器 它的静态电流要求非常高的

所以越小的静态电流就意味着你

比如说你不充电的情况下

你可以工作越长的时间

最后一个就Low EMI了

EMI永远是我们电源要考虑的 非常重要的问题

然后TI的话会把我们的开关频率 设到2.2兆

为什么就是因为这个开关频率 其实它是基于这个AM 和 FM BAND之间

管理机构也没有 对这个频段做Limit的要求

因此我们把那个频率从 比如说以原来的几百k

变到2.25、2.2兆的话 它会有利于改善我们这个

AM频段的一些EMI的Performance

OK

这个是我们带设计上的

那其实我们在封装上也会有一些...

更新或者说是升级换代

在封装上的话，现代我们推了 就以前我们常见的就是这种

Y Bonding就Bonding先去 把我们带进PIN脚

连接起来

这样的影响是什么 就是说因为它毕竟是一个铜线

或者银线

然后它其实有寄生电感跟寄生电阻

因此在我们这个瞬态响应的时候 其实这个寄生电感跟寄生电阻

就可能带来比如说这种振铃

等等的一些我们在电源上 不希望看到的效果

那么新的技术就是说 我们其实通过这个Hotrod

不再是用线去而是用面去做连接

因此的话就可以把 这个Bonding上的一些寄生参数

都给去除掉了

所以我们可以看到

在如果用Hotrod技术 去做的一些封装器件

它在上升沿的话 就会有效的消除或者减低了

我们振铃的现象

OK然后另外一点的话就是

这个就是我们刚刚说的那个

振铃的现象

那另外一点的话就是 我们在封装上也会对这个

频道做一些考虑 因为我们的器件始终要去做设计

然后要去做Layout的话

我们这个布线 其实对EMC影响是非常大的

做电源的同事或者朋友都会知道

那么我们在新产品设计的时候 就会考虑到

我们将来客户应该怎么去做这个走线

能够更方便能够达到 更有利于我们EMC的性能

所以...

类似于一些大电流的Buck 或者说Boost、DCDC

我们都会对PIN脚进行优化

然后在实际使用的过程中能够 推荐一个Reference Layout

然后这个Layout能够保证我们...

比如说大电流的走向

或者说是

回流路径都是尽量的小

所以能够提高我们EMC的效果

那封装上另外一点 就是我们PIN脚的封装

就传统的我们QFN的封装

是这样的

我们可以看到 脚就直接是一个直角下来的

那么这个时候有一个问题就在于 这里的上漆量会非常小

影响的话第一个就是...

虚焊的风险增加 第二的话就是

很多设备会 比如说产品在做下线检测的时候

它没有办法通过拍照或说视觉检测

去来确定焊点的质量

那么现在其实业界也是越来越流行了

我们这个叫Wettable Flank的封装

它其实就在我们的PIN脚挖了 一个凹槽或挖了一个缺口

然后这个缺口它其实在上漆的时候 就能够有效的增加

这个上漆量还有那个接触面积

那一方面提高我们芯片焊点的牢靠度

另外一方面就是能耗方面

这个去做下线检测

OK那我们下面就大概介绍一下

针对于这个Telematics的应用的话 我们有几个Reference Design

第一个的话就是

eCall Audio的Design 这个的话就是Focus在eCall功能的

音频的设计

那么它其实... 大家可以看到这个系统框图

对这个功能你要实现 其实也不是非常困难

我们有一个CallBack的芯片

就是TRV320 AIC系列 就3109、3104等等

那么通过这个CallBack的话 我们就可以完成这个

就是音频信号链的这么一个处理

包括...

重麦克风进来，然后再通过

一个我们的Class D 然后去驱动我们的喇叭

去完成这个Speaker的外放

然后供电的话，TI有非常丰富的 LDO、Buck等等的

电源的芯片可以供大家去进行选择

这个是我们要看的第一个eCall的功能

然后正常来讲，Telematics对Speaker

的功率，其实要求并不是很高

我们看到的话，有的低到5伏

那有的15伏25瓦

有的是15瓦25瓦

那么这个设计的话 我们是一个8瓦的设计

那么就取决于 我们这个TAS5411的芯片

当然对于大功率的我们也有 比如说，5421

或者说更小功率的也有 比如说，TAS2040等等

丰富的产品线可以让大家去针对

不同的设计需求选择不同的器件

OK这个就是Block Diagram

那么第二个参考设计 是我们的TCU加eCall的设计

OK它这个就是在eCall的 基础上我们可能需要加入一些

比如说MCU的一些控制

然后对一些...我们这个...

接口的一些管理

那么还有一个的话它里面还有一个 Backup Battery Charging的一些设计

这里用的是磷酸铁锂

不同的电池它需要的充电电压不一样

所以说根据不同的电池 我们也可以用不同的方案或者说

设计的时候就考虑 LDO出来的电压就不一样

等等

OK就是我们系统框图

结合我们之前说的Block Diagram 我们也可以大概的在这里

啰唆一下

第一点就是

防反Reverse Protection

还有Short Protection就是短路保护

这个的话我们也有专业的器件 去搭配moss

去实现这个方案功能

那么在这个参考设计所用的一级电源

是一个多通道的Controller

就DCDC Controller叫TPS43330

它其实里面包括了两个Buck通道

还有一个Boost通道

OK这就是Boost

那Boost的功能是实现 比如说在crank的情况下

电池电压跌的比较低4.5伏

然后你后续一级 其实没有办法维持5伏

或者说更低的电压输出情况下

你就需要把电池电压在4.5伏的情况下

把它Boost到10伏

然后再去给后续一个保持供电的功能

主要是针对Start/Stop的应用这个

然后第二的话 就是我们看到它有两个轨

分别出来是一个5伏和3.6伏

那这个就是我们一级直接就可以 把电压降到5伏和3.6伏

然后这是一级电源

那么到后面的话 我们可以看到二级电源

它也会用到比如说LDO

从5伏把它转到3.6伏

给电池进行供电

那这就是Backup Battery 简单的一个供电

然后同时的话它3.6伏 也是会需要通过其他的LDO

去到3.3伏的轨 或是说有更多一点几伏的轨

等等

这个是我们说的二级供电

OK

这个的话其实对我们TCU 的一个电源树的总结

Power Tree的总结

在里面的话可以我们假设是说

supply voltage进来之后我们要提供 比如说3.8伏、1.5伏、5伏、9伏

OK还有Backup Battery 3.5伏

等等的一些电源轨 我们是可以通过不同的器件搭配

去实现最终的输出电源轨

OK这个的话其实在我们的官网上 你其实也可以找到一些参考设计

因为其实...

怎么去选择这种具体的电源

还是需要你 Based在具体的电源去做的

我个人感觉的话就是说 你可以采用一个逆向的思维

因为你最终是从结果导向的 毕竟设计是一个结果导向的事情

我们还是要从需求出发

我们要实现什么样的电源轨 它每个轨里面电流需求是多少

然后再往前去一步一步的去推

二级电源可以用什么 然后一级电源可以用什么

前面是不是需要加Boost

或是说前面可能是 需要一个Buck Boost的结构

或者Sepic的结构等等

OK那...

聊到这个电源的话我们可以看一下

这个是我们TI的一个...

DCDC其实它是一个Buck啦

就是降压DCDC的 Converter的Road Map

TI把它定义成四类

一个其实Wide Vin DCDC 这个就是我们说的一级

因为它有直接接电池 所以它需要考虑电池的很多情况

比如说最大电压需要支持到40伏以上

等等

那么这个Mid-Vin 跟Low Power DCDC就是我们

说的那个二级大概方法是说 按输入电压区分就是

Mid-Vin可能就是比那个...

到10伏左右的一个最大输入电压

然后Low Power那可能就是 纯粹的二级就是最大电压可能支持6伏

输入电压支持6伏然后它是为了做 最后一级的电源的DCDC转换用的

OK这个是我们Wide Vin的

一个Wide Vin的Buck Slide

其实我们能够看到 针对于TI的四个E的应用

然后它会有不同的产品通常针对于 不同的电池也会有不同的产品

12伏、24伏跟48伏

就是12伏就我们最常见的车载电池

然后24伏的话更多是用在卡车上面

那么48伏的话更多是轻混 就48伏系统上面

它其实主要做一个能量的回收 跟启动的时候提供电源模块等等

那我们Wide Vin的优势

是什么呢

就是比如说Wide Vin 那肯定就是能够考虑到很多

不同电源输入的状况

能保证我们不同电源输入的情况下

我们都能够要么补块要么至少

要么是能正常工作 要么至少是可以省块

那么第二的话就是High Efficiency

High Efficiency的话 有很多种实现方式

其实如果作为Controller来说

它可能是需要提供更大的驱动电流

那么Convertor来说的话 有可能它有把我们的...

作为Convertor来说 它可能就是比如说通过一些

将非同步的一些

我们以前用的比如说非同步的DCDC 用的比较多但是它

但是它可能现在就慢慢的推 我们同步的DADE比较多

这样的话有利于 提高我们这个Efficiency

然后第三点的话 就是Small Solution Size

Small Solution Size的话 我觉得就有两点

第一个的话就是 从Controller到Convertor

Controller就是说我们这个MOS管

需要外置的 你需要另外选MOS管

这个Controller只会提供Driving的信号

那Controller它就把这个MOS管 集成在这个芯片里面了

所以说这个时候你就可以省掉MOS管

无论是它的Cost还是它的面积

那么第二点的话就是说我们的TI 现在做的电源芯片主推

的电源开关频率都是在2.2兆或者以上

提高这个开关频率有什么好处就是说

更大的开关频率可以让你...

在相同输入电压情况 或者输出电压的情况下

你的电压纹波跟电流纹波会更小

那电流纹波会更小会可以让你把 比如说电感等等的功率元器件

的选型可以带来一些优化比如说

我可以选一个更低饱和电流的电感

在这个情况下就一般而言 对应着更小的Cost

或者更小的体积

这就是我们自己把整个Solution 做成Small的两种方式

第四点就是Low Iq

那这个刚刚也提到了

现在的整车上面 电池还是那个电池但是

它使用的ECU是越来越多所以

对于某个控制器 它的静态电流要求非常高的

所以越小的静态电流就意味着你

比如说你不充电的情况下

你可以工作越长的时间

最后一个就Low EMI了

EMI永远是我们电源要考虑的 非常重要的问题

然后TI的话会把我们的开关频率 设到2.2兆

为什么就是因为这个开关频率 其实它是基于这个AM 和 FM BAND之间

管理机构也没有 对这个频段做Limit的要求

因此我们把那个频率从 比如说以原来的几百k

变到2.25、2.2兆的话 它会有利于改善我们这个

AM频段的一些EMI的Performance

OK

这个是我们带设计上的

那其实我们在封装上也会有一些...

更新或者说是升级换代

在封装上的话，现代我们推了 就以前我们常见的就是这种

Y Bonding就Bonding先去 把我们带进PIN脚

连接起来

这样的影响是什么 就是说因为它毕竟是一个铜线

或者银线

然后它其实有寄生电感跟寄生电阻

因此在我们这个瞬态响应的时候 其实这个寄生电感跟寄生电阻

就可能带来比如说这种振铃

等等的一些我们在电源上 不希望看到的效果

那么新的技术就是说 我们其实通过这个Hotrod

不再是用线去而是用面去做连接

因此的话就可以把 这个Bonding上的一些寄生参数

都给去除掉了

所以我们可以看到

在如果用Hotrod技术 去做的一些封装器件

它在上升沿的话 就会有效的消除或者减低了

我们振铃的现象

OK然后另外一点的话就是

这个就是我们刚刚说的那个

振铃的现象

那另外一点的话就是 我们在封装上也会对这个

频道做一些考虑 因为我们的器件始终要去做设计

然后要去做Layout的话

我们这个布线 其实对EMC影响是非常大的

做电源的同事或者朋友都会知道

那么我们在新产品设计的时候 就会考虑到

我们将来客户应该怎么去做这个走线

能够更方便能够达到 更有利于我们EMC的性能

所以...

类似于一些大电流的Buck 或者说Boost、DCDC

我们都会对PIN脚进行优化

然后在实际使用的过程中能够 推荐一个Reference Layout

然后这个Layout能够保证我们...

比如说大电流的走向

或者说是

回流路径都是尽量的小

所以能够提高我们EMC的效果

那封装上另外一点 就是我们PIN脚的封装

就传统的我们QFN的封装

是这样的

我们可以看到 脚就直接是一个直角下来的

那么这个时候有一个问题就在于 这里的上漆量会非常小

影响的话第一个就是...

虚焊的风险增加 第二的话就是

很多设备会 比如说产品在做下线检测的时候

它没有办法通过拍照或说视觉检测

去来确定焊点的质量

那么现在其实业界也是越来越流行了

我们这个叫Wettable Flank的封装

它其实就在我们的PIN脚挖了 一个凹槽或挖了一个缺口

然后这个缺口它其实在上漆的时候 就能够有效的增加

这个上漆量还有那个接触面积

那一方面提高我们芯片焊点的牢靠度

另外一方面就是能耗方面

这个去做下线检测