金年會金字招牌信譽至上:儀表芯片系列 — 功耗管理
作者:金年會發布時間:2025-01-17
儀表芯片的部分,前兩次簡單說了些處理器和內存的部分,這次繼續談談功耗。儀表的設計很重要的因素之一還有降低功耗的問題,以便保持動力總成的效率,降低電動車的耗電量,以免對續航產生大的影響。但SoC設計人員一方面要降低功耗,另一方面還要提高性能,這似乎是有些彼此矛盾的。功耗為100W的組合儀表就已經被認為過高了。具有30GFLOPS的GPU和15kDMIPS的CPU的固態儀表(常規驅動)系統的功耗為10W。* 固態儀表(Solid State Cluster)由單個顯示面板組成,根本不包含模擬儀表。但是出于功能安全要求,通常將講解信號與顯示面板分開。它可以由自己的獨立ECU驅動,也可以由集成的座艙域控制器CDC驅動。降低功耗的一種方法是減小外形尺寸,但進一步的挑戰是要確保在比以前更緊湊的空間中散熱的能力。設計者還被迫在高效設計或超小型設計之間進行選擇,因為高效設計使用低頻電源開關,而小型設計使用高頻電源開關。另一個挑戰是提供準確但非常低的電壓,以及在很大的輸出電流負載階躍下提供良好的瞬態響應。最新的工藝結構已被用來降低電壓。SoC供應商正在創建許多不同的電源電壓域。這些域可以幫助增強熱性能,解決串擾問題(通過降低噪聲)并增強安全性能。最好的總體設計是在單個基板上放置多個穩壓器,以提供高度集成的電源解決方案,該解決方案還可以對輸出電壓進行排序和監控。另一趨勢是盡管在座艙中顯示屏的數量有越來越多的傾向,但減少PMIC(電源管理集成電路)的數量。這不僅降低了系統復雜性和設備數量,從而降低了組合儀表系統的BOM成本,而且還可以在無需額外的PMIC的情況下實現系統設計的靈活性。結果,隨著更多儀表系統向固態遷移,PMIC的需求增長將下降。Maxim MAX16923就是一個例子。該PMIC使儀表和信息娛樂系統設計人員能夠在車輛中將顯示面板的數量從2個增加到5個,而無需添加4或5個以上的分立功率IC。MAX16923具有四個電源軌、一個高低壓降壓轉換器、一個高低壓LDO(Low Drop Out)調節器和一個WDT(Watchdog Timer),它們都集成在一個IC中金年會。顯示器的低噪聲信號上的EMI(電磁干擾)緩解來自擴頻、壓擺率受控開關和可編程開關頻率。

另一個例子是MAX16993 PMIC,具有三個電源軌(5*5*0.8 mm)、一個高壓降壓控制器設計為直接用汽車電池供電,并帶有兩個低壓降壓轉換器。在空載條件下,它僅消耗30μA的靜態電流。客戶可以在出廠設置中選擇1.05MHz、525kHz、420kHz或350kHz的電源開關,或者自定義最大2.1MHz。與MAX16923一樣,它可以提供一個SSEN(spread-spectrum enable input),以減輕EMI。Maxim為儀表提供的最新PMIC是MAX20030。
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