對(duì)于傳統(tǒng)乘用車而言，油箱是唯一的實(shí)際能源來(lái)源，故制造商們尋求在包括電子系統(tǒng)在內(nèi)的所有汽車系統(tǒng)中節(jié)能，以進(jìn)一步改善燃油經(jīng)濟(jì)性及二氧化碳(CO2)排放。隨著汽車中增添的電子系統(tǒng)的數(shù)量不斷增多，以增強(qiáng)汽車性能及安全性，并為購(gòu)買者提供有吸引力的新功能，汽車中每個(gè)電子控制單元(ECU)的節(jié)能效果較低的話，就會(huì)使總油耗大幅增加。

芯片設(shè)計(jì)人員采用不同技術(shù)及途徑，已經(jīng)能夠降低他們提供的器件的總能耗。在單個(gè)系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片(SBC)中結(jié)合多個(gè)器件的功能，并應(yīng)用不同電源管理策略，還能幫助進(jìn)一步降低總能耗。這些進(jìn)展表示當(dāng)今的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車能夠舒適安全地搭載乘客，而使用的燃油更少，碳排放更低。

增強(qiáng)型系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片

SBC為連接至汽車(CAN或LIN)總線的各種模塊(如車門模塊)提供電能、驅(qū)動(dòng)器及連接功能。通常情況下，它們可能集成穩(wěn)壓器， 為控制器及傳感器、高邊和/或低邊驅(qū)動(dòng)器、收發(fā)器接口及喚醒或看門狗引腳等其它系統(tǒng)連接功能供電。在單片器件中集成這些功能且結(jié)合內(nèi)置電源管理，跟使用分立元件相比，在功率、成本及尺寸方面具備優(yōu)勢(shì)。當(dāng)今的SBC使用現(xiàn)有技術(shù)及電源管理，能提供約20 μA的休眠電流及約60 μA的待機(jī)電流。

在一款典型SPC中，片上穩(wěn)壓器通常是低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器，如圖1所示。基于這個(gè)原因，設(shè)計(jì)人員面臨的主要挑戰(zhàn)就在于散熱管理，因?yàn)長(zhǎng)DO功率耗散相對(duì)較高。對(duì)于5 V時(shí)150 mA的穩(wěn)流供電電流而言，SBC應(yīng)當(dāng)能夠耗散高達(dá)1.3 W的總功率。如果SBC的LDO包含內(nèi)置旁路元件，此功率就在SBC封裝內(nèi)部耗散。用于需要更大電流(通常高于250 mA)的模塊的SBC，通常設(shè)計(jì)為與外部旁路元件一起使用。這就有效分散SBC與外部MOSFET之間的功率耗散，從而能夠擴(kuò)展實(shí)用的環(huán)境溫度范圍。

圖1. 包含LDO穩(wěn)壓器的傳統(tǒng)SBC

提升電源電路的能效，如在某些或全部LDO處使用開關(guān)模式的DC-DC轉(zhuǎn)換器，能夠大幅降低汽車中每個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)SBC的功率損耗額。這能幫助簡(jiǎn)化散熱管理，還能提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

在仔細(xì)選擇轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的情況下，采用開關(guān)模式DC-DC轉(zhuǎn)換的SBC能為使用自動(dòng)停止-啟動(dòng)(或微混合)技術(shù)的較新型車提供重要優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)停止-啟動(dòng)技術(shù)在汽車停下來(lái) (如等候交通信號(hào)燈) 時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠降低市區(qū)行駛的燃油消耗約15%至20%;當(dāng)駕駛員踩下加速踏板(油門)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)重啟，使系統(tǒng)有效地工作，而且這個(gè)過(guò)程對(duì)駕駛?cè)藛T而言是透明的。為了確保CAN總線上的所有系統(tǒng)都能夠持續(xù)恰當(dāng)?shù)匕l(fā)揮功用，應(yīng)用必須保持全面工作，即使是在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間電池電壓降至2.5 V那么低時(shí)，也是如此。在這種情況下，升壓-降壓DC-DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使SBC能夠在所有工作條件下提供所要求的穩(wěn)壓輸出電壓。

圖2：采用DC-DC轉(zhuǎn)換器的SBC