中国的汽车电子能成为下一件大事吗？

凌力尔特公司电源产品部产品市场总监

背景

几十年来，许多模拟IC制造商一直在为汽车制造厂家提供电源管理和功率转换IC。它们的产品在诸多汽车电子系统中得到了广泛的应用，包括传动系统、车身和便利设施、安全、车内网络、信息娱乐系统、用于车前灯和化妆灯的 LED照明、引擎控制单元、废气消除系统，甚至还有防撞雷达。

在2007年期间，传动系统、车身和便利设施、安全、车内网络、信息娱乐系统、LED化妆灯和引擎控制单元在汽车中的使用率均呈上升势头，而且其增长率有望在2008年继续攀升。特别是LED车前灯，其应用从2008年起呈现出非常高的成长率。正如在近期举行的新闻发布会上演示的那样，Audi公司将在其R8和A8车型上使用LED车前灯，而Cadillac Escalade和VW Golf则将把LED车前灯作为其2009年度车型的备选件 (定于今年稍后时间公布)。

不幸的是，在过去数年中处于起步阶段的防撞系统 (内含大量的IC) 目前只是刚刚开始出现在2008年度车型当中的高档豪华型轿车上。然而，为了实现广泛的普及，其成本将不得不大幅度削减。因此，此类系统若想成为主流产品，至少还将等待5~8年的时间。

自2005年以来，中国汽车电子市场的年成长率超过了40%，而且，这种成长势头极有可能持续到2010年。之所以能够保持这种成长率，主要原因有三：对于汽车电子产品而言，中国是发展速度最快的市场之一；它能够生产便捷和创新的汽车产品；而且来自其国内消费者的需求也十分高涨。

应当指出的是，从2001年至2005年，中国汽车产量的年增长率达25%以上，2006年的汽车销售量超过720万辆。2007年的早期迹象表明，按照这种销售增长速度，意味着该年的汽车产量将接近900万辆，而2008年的成长预期与此相似。显然，在中国市场上，汽车电子系统用电源管理和功率转换IC制造商的上升潜力将是巨大的。

在中国汽车市场上，成长速度最快的应用区段之一将是汽车信息娱乐系统，其复合年增长率 (CAGR) 约为9%。该产品门类可被细分为5个小类，即：纯音频系统、前排座位信息娱乐、后排座位信息娱乐、嵌入式导航系统和应急汽车智能信息服务系统。因此，到2015年，预计中国在全球汽车信息娱乐系统市场上所占的份额将略高于10%。而在2006年，其市场份额仅为区区3%。

低静态电流和低 EMI 是信息娱乐系统所必备的

现代的汽车不断地内置日益复杂的电子系统，这是公认的事实。与此同时，对于任何类型的电子产品而言，汽车环境仍将是非常严酷的。由于要求宽工作电压范围，再加上大瞬态电压和宽广的温度变化范围，导致电子系统面临着十分恶劣的生存条件。更有甚者，性能要求也将变得愈发苛刻。另外，常常还需要提供多种电源电压，以满足任何系统不同部分的要求。典型的车载信息娱乐系统有可能具有6种或更多不同的电源，包括：8.5V、5V、3.3V、2.5V、1.5V和1.2V。而且，随着元件数量的增加，可用空间日趋狭小。因此，在空间受限型系统中，由于空间限制和温度要求的原因，效率的重要性日渐凸显。在低输出电压和即使是中等电流水平 (几百mA以上) 条件下，仅仅采用一个线性稳压器来产生这些系统电压将不再实用。所以，在过去的几年中，主要是出于散热的考虑，人们开始逐渐采用开关稳压器来取代线性稳压器。虽然开关电源会带来额外的复杂性和EMI方面的问题，但是相比之下，其优点 (包括效率的提高和占板面积的缩小) 显得更加重要。

对于打算用于汽车环境的开关稳压器来说，它至少需要具备下列特点：

*宽输入工作范围

*可在宽负载范围内实现上佳的效率

*在正常操作、待机和停机期间具有低静态电流

*低热阻

*极低的噪声和 EMI 辐射

然而，由于存在着大量即使在汽车停驶时仍然处于运作状态的“始终接通”系统，因此人们非常希望在停机模式中实现低静态电流。此类系统的实例包括遥控无钥匙进入、GPS定位/跟踪和报警系统。对于这些应用来说，一项关键的要求就是必须具有低静态电流。稳压器将必需在标准连续开关模式中运行，直到输出电流降至约100mA以下为止。在该电流水平以下，开关稳压器必须执行跳脉冲操作，以维持负载调节。然而，稳压器在脉冲之间可以进入睡眠模式，在该模式中只给部分内部电路供电。在轻负载电流条件下，开关稳压器必需自动切换至突发模式 (Burst Mode ) 操作。例如：在该模式中，对于12V至3.3V转换器，静态电流应降至100μA以下。在睡眠模式中，内部基准和电源良好电路可保持运行状态，以监视输出电压。

尽管开关稳压器产生的噪声高于线性稳压器，但是其效率指标却优越得多。在许多敏感应用中，只要开关电源的工作是可预知的，就能容易地控制噪声和EMI水平，这一点已得到证实。在标准模式中，如果开关稳压器以恒定的频率进行开关操作，而且开关脉冲的边缘是干净和可预测的 (无过冲或高频振铃)，则EMI将得到最大限度的抑制。小封装尺寸和高工作频率能够实现小巧而紧凑的布局，从而最大限度地减少了EMI辐射。此外，如果开关稳压器能够与低ESR陶瓷电容器一起使用，则还可以实现输入和输出电压纹波 (它们是系统中的额外噪声源) 的最小化。

凌力尔特提供了众多可满足汽车系统中所有上述要求的产品，其特点包括：

*宽输入电压范围：3.6V至60V (有些高达100V)

*在待机模式中提供了低静态电流：通常 <100μA，最低可至13μA

*极低的输出噪声和低EMI：<25mVPP (开关稳压器) 和 <100μV (线性稳压器)

*扩展的温度范围：保证 150℃ 环境和结点温度操作 (H等级)

*高效率：高达95% (满负载时) 和高达70% (轻负载时)

*低热阻封装：低至10℃/W (θjc)

*高开关频率操作：达2.8MHz

*高电流密度：从3mm x 3mm DFN封装提供了高达2A的连续输出电流

*业界领先的FIT率：通常 <1

结论

显然，对于前行中的半导体供应商 (特别是电源管理和功率转换领域中的模拟IC供应商) 而言，中国的汽车电子将是一个重要的发展机遇。因此，那些已经就此类产品与美国、欧洲和日本的汽车制造商开展合作的供应商将在中国市场上占据先发位置。