引言

使用潜望式天线的大型汽车收音机已成为历史，取而代之的是多功能的汽车资讯娱乐或多媒体系统。系统目前同样具备AM/FM 收音机的功能，但另外又加入数位音讯广播（DAB）、数位高画质电视、卫星收音机、整合行动电话、CD/DVD/MP3 播放器、GPS 导航或电视游乐器系统等功能。其中 AM/FM、DAB 和卫星讯号都必须使用短柱、鲨鱼鳍或挡风玻璃天线形式的主动式天线系统来接收。随着汽车资讯娱乐装置越来越复杂，主动式天线系统的数量也持续增加。这些主动式天线系统内的 LNA 等灵敏的电路需要有稳定的电源供应，还要有足以耐受严苛汽车环境的保护和隔离功能，以及可显示天线状态的监控和诊断功能。全新的 TLF4277-2（图一）便是专为汽车资讯娱乐应用的主动式天线稳定供电所设计。

图一 : TLE4277-2 第二代单芯片 IC，内建精准的电流监控和强化保护功能，适合为主动式天线供电

主动式天线也就是内含主动式电子元件的天线，与被动式天线不同，能让天线缩小尺寸及扩大频率范围。主动式元件的电源可由电池、经过滤波的电源供应器，或透过馈送讯号本身（幽灵电源）供应。 TLF4277-2 的低压降稳压器可提供所需要的电压给主动式天线，可调整的输出电压（5 V 至12 V）让新的稳压器能够支援包括FM/AM、DAB、XM 或SIRIUS在内大多数的标准型主动式天线。

TLF4277-2 能保护天线和装置本身不受高要求的电子环境影响，同时提供稳定的输出电压。 IC 还具有电流限值调整功能，能在天线供电系统内部发生短路时保护主动式天线的供电电路。汽车环境下的散热条件也同样充满挑战，除了必须在 -40 至 150°C 的汽车温度下稳定供电，还要具备耐用的过热保护。除了符合这些保护要求，TLF4277-2 还能简化诊断资讯的收集程序，以用于回报天线状态。

新世代强化功能

TLE4277-2 是 TLE4277 系列的次世代产品，先前的 TLE4277 系列已成功在许多主动式天线应用中完成实作​​，并大量生产。新的稳压器拥有多项强化，像是更高的准确度 （VQ 和电流监控）、更高的输出电流，还有更少的外部元件。 TLF4277-2 为一体式的整合低压降稳压器 （图二），供应负载最高达到 300 mA。 TLF4277-2 输入电压最高可到 40 V，并具备 5 V 至 12 V 可调整的输出电压。整合电流监控功能是另一项特点，能提供诊断及系统保护功能，过热和输出过电压等故障状况，都能透过电流感测输出加以监控及显示。装置可调整最高输出电流限值，为连接的负载提供额外保护。还能透过 IC 的启用功能将其停用，进而降低耗电量。其他特点还包括低压降电压 （一般为 100 mV），和极低的耗电量 （25°C 下一般为 150 μA）。

图二 : TLF4277-2 的简化方块图和应用图

高准确度的电流感测功能可准确监控天线状态，同时持续监控负载。相较于其他电流感测准确度介于 10 至 30% 的解决方案，TLF4277-2 在整个输出电流范围下的准确度 （电流监控系数） 高达 5%。与前一代解决方案相较下，输出电压误差同样获得改善 （新一代为 2%，前一代为 3 至 5%）。 10 mA 至 300 mA 的可调整电流限值，可延长放大器使用寿命。数位状态输出讯号会显示一或多个监控的保护功能 （过电流、过电压或过热关机） 是否为启动中。

TLF4277-2 需要的外部元件数量较少，因此可节省相关的 PCB 面积。无需外部分流，因此系统成本也得以最佳化。能减少元件数量，对多数的汽车资讯娱乐应用来说极为重要，因为这些应用必须实作在成本高昂的多层式电路板上。此外，亦有益于提升可靠性 （改善 FIT 比率）。

相较于先前的解决方案，TLF4277-2 可加快微控制器对故障状况的反应时间。微控制器可立即标记出错误，从而提升系统可靠性。

变压器主要功能

输出电压 VQ 的控制，是将回馈电压 （VADJ） 与内部的参考电压进行比较，接着驱动 PNP 传输电晶体。控制回路的稳定性取决于输出电容 CQ、输出串联电阻率 ESR、负载电流和晶片温度。为达到稳定的运作，需要 ESR 为 1mΩ 至 10Ω 和仅仅 1 μF 的陶瓷输出电容。输出电容需加大尺寸，以缓冲瞬变负载。虽然不需要输入电容来增加控制回路的稳定性，但仍建议使用以缓冲线路的影响。

保护电路可避免 IC 及应用在发生重大事件时损坏，整合的保护功能包含输出电流限值、反极性保护和短路保护，还有发生过热时的热关机。热关机电路可在 IC 发生故障状况时关闭功率级，避免 IC 立即损坏 （如输出持续短路时）。待晶片降温后，稳压器便会重新启动。此时输出电压将进入循环行为，直到故障排除为止。 TLF4277-2 允许负供电电压，但许多小电流会流入 IC，提高接面温度。从事热设计时必须将这些反向电流纳入考量，并注意热保护电路在反向极性状况下不会运转。

外部的输出电压分压器可关闭 ADJ 电压调整针脚的控制回路，在 5V 至 12V 之间调整 TLF4277-2 的输出电压。 ADJ 针脚的电压将与故障放大器内正常 1.19 V 的内部参考作比对，透过这种方式来控制输出电压。

电流及保护监控

TLF4277-2 具备进阶的监控功能组合 （图三）。从功率级流出的电流可从 CSO 输出加以监控，电流限值可透过外部电阻器调整。

图三 : 整合式电流和保护监控方块图

实作保护功能所发生的事件则透过 CSO 输出的专用电压等级回报，这项回报资讯可由外部微控制器处理，用于系统分析及故障识别。监控的事件包括有过电流、过电压及过热关机，这三项故障状况还会导向到 ST 数位输出针脚。 （本文作者Bernd Stein为德国英飞凌科技线性稳压器产品行销经理）