为USB端口和集线器供电L5963解决方案

USB 端口现在是任何汽车内部不可或缺的一部分，L5963稳压器通过实现更小、更高效的设计，同时防止干扰发挥着巨大的作用。今天，USB 控制器管理用于为设备充电的端口，并处理进出信息娱乐单元的数据传输。毕竟，随着汽车集成的系统越来越像 PC，并且与移动设备的连接性至关重要，多个 USB 端口和集线器的存在不再是一种选择，而是一种必备功能。

L5963：复杂问题的简单解决方案

L5963 如何为 USB 端口和集线器供电

然而，汽车固有的限制使得为 USB 端口供电成为一项挑战。由于能量来自电池，系统必须处理高电流波动和电压尖峰。它还必须能够承受非常恶劣和广泛不同的环境，并将电磁干扰降至最低。因此，为 USB 端口和集线器供电需要来自多家供应商的大量不同组件，除非您使用 L5963。

L5963 的美妙之处在于它能够处理所有这些复杂性，并提供一个单一封装的设备 来处理所有事情，从电流离开电池到到达 USB 端口或集线器的时间。它包括两个带内部电源开关的降压同步开关稳压器、一个高边驱动器 （HSD） 和一个低压差 （LDO） 线性稳压器。

L5963 还包括一个可编程电池欠压检测器、一个用于防止瞬态电压 （40 V）的负载突降保护器，并且所有输出都具有独立的热保护和电流限制，以确保在很长的使用寿命内可靠运行。鉴于其在开发各种 CAN 总线保护器和用于防止静电放电的电路模拟器等方面拥有多年的经验，看到 ST 以市场上最有效的解决方案之一解决这一复杂问题也就不足为奇了。

越简单越好

L5963 最明显的优势在于它减少了为 USB 端口和集线器供电所需的组件数量和所需电路板的尺寸。结果，设计变得更简单、更便宜、更高效和更可靠。例如，由于所有稳压器都有独立的电源引脚，您可以将其中一个开关稳压器连接到电池，将其用作前置稳压器，然后将其输出连接到其他稳压器，将它们用作后置稳压器，这极大地增加了灵活性，无需外部 IC。例如，可以同时为 USB 端口提供 5 V 电压以优化充电，同时 LDO 为集线器提供所需的 3.3 V 电压。

ST 在创建此类解决方案方面具有独特的优势，因为它使用内部开发的称为 BCD8 （Bipolar CMOS DMOS） 的特殊 180 nm 工艺节点，可将模拟、数字和电源电路集成到一个芯片中。此外，它还允许 L5963 将低压 （1 V） 和高压 （40 V） 组件组合在一个屋檐下。该技术使用特定的金属层，以及穿过晶圆的深隔离沟槽（右图中黄色），以确保器件之间没有电流泄漏，并且每个器件都被适当隔离，以减少干扰。

L5963 中的干扰缓解和设计选择

正如我们所见，添加多个开关稳压器具有许多优点，但这种设计的一个不良后果是增加了电磁干扰 （EMI）。使用多个这些稳压器会增加噪音，并可能会影响性能。为了解决这个问题，L5963 包含一个脉宽调制器 （PWM），可确保两个开关稳压器具有180º 的相移，从而通过确保发射不同来降低噪声，因此不会相互叠加。

ST 还包括一个极其灵活的频率管理系统。事实上，开关稳压器可以在250 kHz 的自由运行频率下工作，这将提供惊人的效率，这在高负载下很重要。L5963 还能够连接外部振荡器以将调节器同步到高达 2 MHz 的频率，从而允许使用更小的电感器。缺点是它降低了效率。为了找到正确的折衷方案，也可以让第二个调节器以第一个通道的频率的 1/2、1/4 或 1/8 工作。因此，可用的粒度级别可以为最终设计带来很多优化。

为了帮助工程师开始使用 L5963 进行试验，ST 推出了两款评估板，EVAL-L5963和EVAL-L5963Q，除了主芯片的封装外，它们完全相同。它们已经在主要经销商中提供，可以缩短开发时间，简化实验以及优化操作。

审核编辑：郭婷