摘要：纳芯微有着这么一类产品，从2022年成功量产，至今两年间出货量已经超过了5000万片，在纳芯微汽车电子芯片出货量中位居前列，这款产品就是LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）芯片。考虑到汽车客户的设计导入以及量产爬坡的进度，短短
纳芯微有着这么一类产品，从2022年成功量产，至今两年间出货量已经超过了5000万片，在纳芯微汽车电子芯片出货量中位居前列，这款产品就是LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）芯片。考虑到汽车客户的设计导入以及量产爬坡的进度，短短两年间就达成这一目标实属难得。
别看一颗小小的LDO不起眼，但它却是汽车电子系统得以稳定运行的重要保障。LDO是一类常见的电源管理芯片，能够在输入电压和输出电压之间电压差极小的条件下，仍保持稳定输出。相比开关电源，LDO具备输出电压纹波小、电磁干扰（EMI）低、电路结构简单、设计调试方便等优势，通常适用于对纹波要求高但是效率要求相对较低的应用场景中。然而，由于效率较低、大电流下发热明显，其应用也面临功耗与散热的挑战。
在新能源汽车中，LDO常用于为传感器、处理器等各类电子系统供电，保障在各种复杂工况下的稳定性与可靠性。系统中的MCU和传感器对电源稳定性的要求越来越高，对LDO的性能也提出了更多挑战。
正如纳芯微技术市场经理邱富君所说，尽管LDO是一个技术成熟、需求波动不大的品类，但“越是成熟、通用的产品，在设计时越需要在泛用性和灵活性之间做出平衡，这更考验公司的设计与质量管控能力。”比如在车身、座舱娱乐等应用中，主供电可能只有一颗LDO，是维系系统功率需求的核心；而在OBC、DC/DC、电驱等电源系统中，LDO虽不负责主功率转换，却同样是保障性能稳定的关键一环。
据邱富君估算，如今一辆新能源汽车所需LDO数量可能高达上百颗，广泛分布于全车各类系统之中。围绕这样的系统性需求，纳芯微始终坚持从系统出发、按应用分类，构建一站式的车载LDO产品矩阵：涵盖五大类应用需求、数种封装方式，从50mA到1A的输出电流，从固定到可调的输出电压组合，满足车载电源架构日益复杂和差异化的要求。
LDO的关键技术指标
作为电源转换的LDO，最基础的指标还是其输入电压与输出的电压和电流规格，另外还有很多关键要素影响着LDO的使用，工程师需要仔细考量。邱富君总结了三点主要指标，包括低静态电流、电源抑制比和噪声。“这些指标都是针对不同应用需求反推总结而成的。”邱富君强调道。
首先是低静态功耗的要求，这主要体现在Iq（静态电流）这一指标上，由于LDO即便没有负载或负载电流非常小的情况下，诸如带隙参考源、误差放大器等内部电路也会正常工作，这些功能模块会消耗电流。随着电动汽车的续航里程越来越重要，各个系统功能模块都需要极致省电，这也给LDO带来了巨大挑战。一方面车辆在行驶过程中并不是所有模块都是满负荷运转，另外汽车熄火之后仍然有许多系统处于待机中，LDO需要一直耗电，也正因此，低Iq的LDO，可以显著降低耗电量，提高电池使用时间。
邱富君介绍道，LDO内部的功率转换FET有PMOS或NMOS可选，纳芯微主要选用的是PMOS，也正是由于其Iq较低，比较有利于低功耗应用，同时驱动设计也稍微简单一点。
其次是电源抑制比和噪声。PSRR（Power Supply Rejection Ratio，电源抑制比）是电子电路中一个重要的参数，用于衡量电路对电源电压变化的敏感度。对于LDO来说，体现了LDO对输入电压中的噪声或波动抑制的程度。噪声则是由于LDO本身或者外部产生的各种不规则、随机的电信号波动，可能的情况包括热噪声、反馈网络噪声、EMI噪声，也包括PSRR不足等等各种因素的影响。
“汽车内部众多器件和系统对于电源质量要求非常高。”邱富君举例道，比如CMOS图像传感器、导航、ECU等，对于噪声非常敏感，需要更纯净的电源供给，以确保系统的稳定。
邱富君特别强调，纳芯微在芯片的电源设计上进行了许多有针对性的优化，在诸如低Iq、高PSRR和低噪声等指标上实现了业界领先的性能。具体而言，比如采用额外的辅助LDO环路引入前馈技术，让LDO的PSRR在高频段上仍有突出的表现。通过对基准电压源架构的优化，从而降低了LDO中占比最大的噪声源。例如NSR30x0x系列在噪声抑制方面取得了显著进展，噪声水平可降至最低 14 µVRMS。
可靠性也是一个不容忽视的指标，汽车行业对可靠性要求非常严苛，纳芯微的LDO集成了过流保护，输出短路保护，过温保护等各种保护功能。“纳芯微具备行业领先且完整的车规级认证体系，LDO产品符合AEC-Q100 认证，过往历史出货质量表现失效率小于0.1 ppm。（parts per million failures，百万分之一的失效率）”邱富君说道。
另外，纳芯微的LDO的宽负载电容的环路补偿策略，也是其主要特点之一，可以灵活选取输出电容的ESR和Cout，对于确保LDO在不同负载条件下的稳定性和性能至关重要。
“LDO虽然是通用产品，但也不是单纯拼价格就能够轻易获得市场份额的，客户出于应用理解对产品性能和指标也有着不同的要求，纳芯微量产两年多取得大批量头部OEM和Tier1客户的认可，优异的出货质量表现也侧面证明了我们的产品品质。”邱富君强调道。
五大细分品类贴合客户应用
提供“车载LDO一站式解决方案”是纳芯微给LDO产品系列贴的标签，5大细分品类的LDO涵盖几十颗料号。“纳芯微产品覆盖业界主流的封装，部分指标参数比起国际友商们也有一定优势。”邱富君说道。这种业界最全面的LDO料号背后，是纳芯微围绕应用进行产品开发的底层逻辑——因为LDO的具体应用场景大不相同，对指标的需求也需要极致细化。一站式LDO供应增强了纳芯微在车载电源市场的布局与竞争力，同时也提高了客户体验，仅需一家供应商就可以完成全部采购需求，从而简化供应链管理。
纳芯微的产品包括一级LDO、二级LDO两类通用产品，以及电压跟随器LDO、天线LDO和看门狗LDO三类针对垂直应用的细分品类，加起来覆盖了绝大部分车载应用场景，方便工程师直接选型。每款产品各具特色，包含不同功能，封装，电压等级等指标。以封装为例，某些厂商的封装类型相对比较单一，而纳芯微的产品提供了多种封装SOT，DFN，HSOP，TO系列等，满足不同设计需求。
纳芯微LDO产品矩阵
一级LDO是直接接12V电池，因此Iq能力和宽输入电压是关键，另外还需要更多的保护功能，从而确保系统的可靠性。纳芯微的一级LDO具有3V至40V的宽输入电压，瞬态电压支持高达42V，可以满足汽车冷启动及启停工况下正常工作。纳芯微NSR31/33/35系列LDO，低功耗是主要的特点之一，关断模式下Iq为200nA，轻负载下为5μA。
二级LDO通常用于进一步将一级LDO提供的中间电压调节到更精确的输出电压，因此需要更低的输出噪声和更高的电压精度，适用于敏感电路，如微处理器或精密模拟电路。这时，噪音和PSRR等与电源精细调节相关参数，以及低压差要求会变得重要。比如NSR30x0x系列是低压线性稳压器，支持 2.5V 至 5.5V 的输入电压范围，可调输出电压范围是Vref至5V，提供 500mA / 1A 的最大输出电流。该系列器件具有 80nA 的超低关断电流，并具备低噪声、优异的电源抑制比与可选降噪功能。
电压跟随器LDO则是面向子板系统负载的供电器件，比如远端的传感器或其他模块，由于子板的线束更长，容易造成干扰衰减造成异常，以及要确保系统高质量的数据采集，需要LDO带有跟踪及保护功能，确保输出可靠性及一致性。比如NSE425x系列是具有低压降和高跟踪精度的电压跟随器，专为汽车板外传感器供电而设计。NSE425x具有针对过载、过热、反向极性和输出短接电池和输出短接地的集成保护功能。
看门狗LDO是为了部分MCU的安全特性要求，比如车身、尾门、车顶等部位的模块，这些模块需要具有功能安全规格。和MCU中的看门狗功能类似，如果检测到系统长时间未响应或者输出异常，看门狗LDO会通知 MCU 或者直接触发相关的保护机制，以防止因电源问题导致后端电路损坏，这类LDO可以显著提高系统的可靠性和安全性。纳芯微汽车级 40V 500mA/300mA 看门狗LDO NSR37xxx系列就具有丰富的安全功能。该器件集成了可编程功能，可用于选择窗口或标准看门狗，看门狗时间可通过外部电阻器设置在10ms至500ms之间。NSR37xxx-Q1 还有一个 PG 引脚，用于指示输出电压何时稳定。PG延迟时间和触发阈值可由外部元件调节。
天线LDO顾名思义是专门为了天线设计，用于为天线或无线通信模块提供稳定的电源。这些LDO必须具有非常高的PSRR能力低的输出噪声和高稳定性，以确保信号传输的质量和可靠性。它们常用于车载无线通信设备、GPS模块和其他需要高质量信号的应用中。同时，考虑到天线在长距离下容易破损造成短路，因此还需要具备过热保护、输出端电池短路保护、电池反接保护、反向电流保护及感性负载钳位保护等功能，纳芯微天线LDO NSE5701/2，可以实现
LDO技术一直在进步
客户创新需求一直存在，也正因此LDO的技术始终在发展。
邱富君表示，纳芯微的车规级LDO演进路线包括两个方面，一个是持续优化电路，围绕新的工艺平台持续迭代，在保证质量可靠性的前提下降低成本，提高性价比。另外，则是持续优化性能指标，包括更低噪声、更高PSRR、low Iq 等方面，持续保持住业界的领先水平。
邱富君同时表示，未来随着车身区域控制架构的变迁，分散的小ECU的MCU通过LDO供电需求可能会被整合为区域控制器供电的PMIC，虽然产品形式上发生了变化，但本质依然是LDO和DCDC的集成。纳芯微也在持续开发DCDC、PMIC/SBC等其他电源类产品。另外，48V系统对于LDO的新机会，纳芯微也将持续关注。
目前在国产车载电源LDO领域，纳芯微一直处于领先地位，未来纳芯微希望通过广泛的电源产品组合，将产品领先性从LDO扩展至整个车载电源领域，不断提升“一站式”车载电源供应商的内涵。
相对于主控算力芯片而言，LDO在系统中的作用很小，但是纳芯微通过庞大的传感器、信号链和电源管理产品组合，围绕汽车系统的稳定运行，构建起一套全面、可靠的产品体系。
正如邱富君一直强调的，在国产化替代浪潮的当下，产品本身的质量也要过硬，产品线布局也要完整。打铁还需自身硬，LDO市场尚且如此，更不必说其他更复杂的应用。
来源：汽车热闻追踪