汽車系統常供電電源的共同挑戰是保持足夠低的靜態電流，以滿足汽車製造商的要求，同時保持高能效、低輸入 電壓，符合成本和空間要求。為滿足這些要求，許多汽車系 統採用低靜態電流的線性穩壓器。雖然這種線性穩壓滿足大 部分要求，但其固有的低功特性效抑制了它在負載電流增加 和低電壓情況下的採用。在線性穩壓器中，器件功耗與輸出
圖1 線性穩壓器溫度上升
功率成正比例。當功耗增加達到拐點時，在給定的環境溫度 下，結溫達到絕對最高水平(圖1)。高於這個水平可靠性會 受到影響，此時開關電源(SMPS)成為必要。傳統開關電源 雖然可符合能效要求，但通常不符合低靜態電流要求。但 是，混合電源可解決這一挑戰。
混合電源集成開關電源和低靜態電流線性穩壓器並將
它們並聯，這種模式結合了兩個方案各自的優點，減少大多數缺點。工作原理很簡單：在系統喚醒狀態，負載電流較高
時，啟用開關電源，禁用線性穩壓器(開關電源模式)；在系 統休眠狀態下，負載電流時，禁用開關電源，啟用線性穩壓 器(低壓降穩壓器LDO模式)。檢測負載電流水平的集成電路 (IC)自動執行(圖2)。
架構的好處是，輸出功率較高時，高能效開關電源工
圖2 混合電源框圖
作，輸出功率較低時，低靜態電流線性穩壓器工作。開關電
源模式可實現超過90%的典型能效，低靜態電流線性穩壓器 模式可實現最大39 μA的靜態電流。
從開關電源模式轉換到低靜態電流LDO模式，會引起 輸出電壓，但活動大小可由輸出電容牽制，使輸出電壓保持 在可承受的範圍內，不會產生復位(圖3)。
現代汽車系統支持低輸入電壓以滿足「冷啟動」或越 來越普遍的「啟停」要求。這在開關電源模式中特別重要， 最大佔空比限制了最低輸入電壓。具有高邊PMOS的開關電 源可達到100%的佔空比，低輸入電壓模式的唯一障礙是高 邊開關的壓降和IC的內軌電壓要求。但是PMOS開關電源也 有弊端：PMOS開關電源的單元面積相比具有相同導通電阻 的NMOS更大，導致更大的裸片面積，這意味著高邊開關的壓降更大。NMOS開關電源需要自舉升壓(至少添加3個外部
元件)來保持NMOS開關門極電壓高於電源電壓以支持更低 的輸入電壓。升壓憑藉充電電容為門極傳輸電能，自舉電容 需要最少的時間常數來充電，提供最大佔空比限制。開關電 源的架構可作適當調整以改進這種情況，特別是高頻開關電 源；例如，開關頻率可在低輸入電壓條件下提升，增加最大
圖3 安森美半導體的NCV891330模式轉換；Vin=13 V, Vout=5.0 V, Iout=20 mA to 2.5 A in 1 A/µS
佔空比而無脈衝跳躍。有些汽車系統可以監測輸入電壓，低 於閾值電壓時將執行減載，減少系統功能減小負載電流。當 然，更低負載電流導致開關電源高邊開關的壓降更低。安 森美半導體的NCV891330就是集成NMOS開關電源的混合電 源，通過增加最大佔空比利用頻率提開(至500 kHz)來實現 低輸入電壓。具有5.0 V的輸出和0.5 A的負載，可在IC輸入引 腳實現5.34 V的輸入電壓。
實現低靜態電流的一個替代方案，不是使用混合電源 或線性穩壓器，而是使用具有調製方式的開關電源，如具有 可變關斷時間的遲滯或突發模式轉換器。這樣的轉換器在輕 載條件下通常使用一個「猝發」脈衝開關然後一個較長的關 斷時間開關，關斷期間，負載完全由放電輸出電容供電。由 於門極驅動電路等在延長關斷時間期間被禁用，靜態電流可 減至最小。
這種開關電源的靜態電流可能等於或低於混合電源。 但是，無論是在輕載還是在靜態條件下，更低的總輸入電 流 取 決 於 突 發 模 式 的 總 能 效 、 負 載 電 流 和 靜 態 電 流 。 例 如，12 V輸入、5.0 V輸出、100 μA負載電流和39 μA靜態電 流 的 混 合 開 關 電源 ( 如 安 森 美 半 導 體 的NC V891330)， 將 有 1 3 9 μ A 的 輸 入 電 流 ( 表 1 ) 。 但 是 ， 1 2V輸入、5.0 V輸出、100 μA負載電流和40 μ A 靜 態 電 流 的 低 靜 態電流開關電源，輕 載能效卻低於35%， 將有 1 5 9 μ A 的 輸 入 電流，較混合電源高14%(表2)。
此外，這種遲滯 調製方式將導致可變 的關斷時間，這等同
於每個周期的時間可變；換言之即頻率可變。頻率成為電感值、負載電流和佔空 比的函數，因而不再是一個可直接控制的值。未知的基本頻 率會產生不可預知的電磁光譜響應，如果不知道基本頻率， 其輻射將難以抑制。
關 系 到 遲 滯 和 突 發 模 式 拓 撲 結 構 有 一 個 頻 率 可 變 的 輸 出 紋 波 電 壓 ， 其 頻 率 可 變 ， 且 高 於 採 用 傳 統 脈 寬 調 制 (PWM)技術的開關電源。採用PWM控制的混合電源將產生 較低的輸出電壓紋波。
總之，混合電源的實現提供低靜態電流，同時保持重 載時的高能效、低輸出電壓紋波。可預測的電磁輻射和支持 低輸入電壓。低靜態電流線性穩壓器仍然適用於輕載，但不 適用於具挑戰性的熱環境中的重載應用。低靜態電流開關電 源有時可提供較低總輸入電流，但其靜態電流和輕載效應慎 重分析。
安森美半導體的NCV891330是混合型開關電源/低壓降
穩壓器電源。它集成3 A的2 MHz、非同步的、輸出電流達 PWM轉換器以及最大靜態電流的39 µA、能輸出50 mA電流 的線性穩壓器。它有出廠固定的輸出電壓選擇，內部補償並 配有復位和使能引腳。NCV891330採用SOIC-8 EPAD封裝， 是混合電源IC系列的成員，具有不同特性和封裝選擇。