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適用于惡劣汽車環(huán)境的綜合電源系統(tǒng)

發(fā)布時間:2020-02-13 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】汽車技術(shù)的進(jìn)步大大增加了現(xiàn)代汽車中的電子內(nèi)容,以便提高安全性,改善駕駛體驗(yàn),豐富娛樂功能,并使電力和能源多樣化。我們持續(xù)投入工程資源來改善汽車市場的電源管理解決方 案。這種努力在技術(shù)上結(jié)出了累累碩果,推動電源效率、緊湊 性、魯棒性和EMI性能取得顯著進(jìn)步。
 
在惡劣條件下,汽車應(yīng)用電源必須能夠無故障運(yùn)行——設(shè)計人員必須考慮所有的緊急情況,包括拋負(fù)載、冷啟動、蓄電池極性接反、雙蓄電池跨接、尖峰箝位和LV 124、ISO 7637-2、ISO 17650-2、TL82066定義的其他瞬變狀態(tài),以及機(jī)械振動、噪 聲、極寬的溫度范圍等。本文主要討論汽車電源規(guī)范的關(guān)鍵要 求以及滿足汽車規(guī)范的解決方案,包括:
 
● 汽車輸入瞬變
● 輸入電壓范圍
● 輸出電壓/電流
● 低靜態(tài)電流(IQ)
● 電磁干擾(EMI)
 
本文展示了幾個示例解決方案,說明了高性能器件組合如何輕 松解決汽車電源難題。
 
惡劣的汽車環(huán)境
 
圖1顯示了一個完整的電源解決方案,其滿足汽車應(yīng)用的苛刻 要求。在前端, LT8672充當(dāng)理想二極管,保護(hù)電路免受引擎蓋下殘酷環(huán)境的影響,防止發(fā)生破壞性故障,例如極性接反。理想二極管之后是一系列低靜態(tài)電流(IQ)降壓型穩(wěn)壓器,它們具有 寬輸入范圍——工作電壓從低至3 V到高達(dá)42 V——可為內(nèi)核、 I/O、DDR和外設(shè)需要的其他電源軌提供穩(wěn)定電壓。
 
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圖 1. ADI 公司滿足汽車電子瞬變抗擾度要求的 Power by Linear 解決方案 概覽
 
這些穩(wěn)壓器具有超低靜態(tài)電流,可延長永遠(yuǎn)在線系統(tǒng)的電池運(yùn)行時間。低噪聲電源轉(zhuǎn)換技術(shù)最大限度地減少了耗資不菲的降低EMI的需求,并縮短了滿足嚴(yán)格汽車EMI標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計和測試周 期。對于許多必須穿越冷啟動事件的關(guān)鍵功能,LT8603 多通道低 IQ 降壓型穩(wěn)壓器內(nèi)置預(yù)調(diào)節(jié)升壓控制器,可實(shí)現(xiàn)具有至少三 個穩(wěn)壓電壓軌的緊湊型解決方案。 LT8602 可提供四個穩(wěn)壓電壓軌來滿足許多高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)應(yīng)用的需求,例如碰撞 預(yù)警、緩沖剎車和盲點(diǎn)監(jiān)視。
 
圖2顯示了一個傳統(tǒng)汽車電氣系統(tǒng),其中發(fā)動機(jī)驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)本質(zhì)上是一個三相發(fā)電機(jī),其交流輸出由一個全二極管電橋整流。此整流器的輸出用于為鉛酸電池充電,并 為12 V電路和設(shè)備供電。典型負(fù)載包括ECU、燃油泵、制動器、 風(fēng)扇、空調(diào)、音響系統(tǒng)和照明。越來越多的ADAS被添加到12 總線,包括外設(shè)、I/O、DDR、處理器及其電源。
 
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圖 2. 汽車中的典型電氣系統(tǒng)
 
電動汽車在一定程度上改變了上述畫面。發(fā)動機(jī)被電動機(jī)代 替,DC-DC轉(zhuǎn)換器將400 V高壓鋰離子(Li-Ion)電池組電壓轉(zhuǎn)換為 12 V,而不是交流發(fā)電機(jī)。然而,傳統(tǒng)的12 V交流發(fā)電機(jī)設(shè)備以 及其瞬態(tài)脈沖(包括快速脈沖)仍然存在。
 
發(fā)動機(jī)在很窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)以峰值效率運(yùn)行,因此在大多數(shù)情況下(下面會有更多說明),交流發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)輸出和電池電壓相對穩(wěn)定,比如大約為13.8 V。每個直接由汽車電池供電的電 路必須在9 V至16 V的范圍內(nèi)可靠運(yùn)行,但魯棒的汽車電子設(shè)計 也必須能在異常情況(這在最麻煩的時候不可避免地會發(fā)生) 下運(yùn)行。
 
雖然交流發(fā)電機(jī)的輸出名義上是穩(wěn)定的,但其穩(wěn)定性并未達(dá)到無需調(diào)理便可為車輛其他系統(tǒng)供電的程度。意外的電壓尖峰或瞬變對下游電子系統(tǒng)有害,如果處理不當(dāng),可能會導(dǎo)致這些系 統(tǒng)發(fā)生故障或造成永久性損壞。在過去幾十年中,為了定義汽 車電源所面對的尖峰和電壓瞬變,并設(shè)定設(shè)計的預(yù)期目標(biāo),出 現(xiàn)了許多汽車標(biāo)準(zhǔn),例如ISO 7637-2、ISO 16750-2、LV 124、 TL82066。
 
最重要且最具挑戰(zhàn)性的高壓瞬變之一是拋負(fù)載。在汽車電子中,拋負(fù)載是指在電池充電時車輛電池與交流發(fā)電機(jī)斷開連接。在拋負(fù)載瞬變期間,由于時間常數(shù)很大,交流發(fā)電機(jī)的勵磁場仍會很高——即使沒有負(fù)載,交流發(fā)電機(jī)仍然輸出高功率。電池是一個大電容,通常會吸收額外的能量,但當(dāng)端子松動或其他問題導(dǎo)致電池斷開連接時,它就無法再提供這項(xiàng)服務(wù)。因此,所有其他電子設(shè)備都會看到電壓浪涌,必須能夠承受拋負(fù)載事件。一次未受抑的拋負(fù)載事件可以產(chǎn)生100 V以上 的電壓。慶幸的是,現(xiàn)代汽車交流發(fā)電機(jī)使用雪崩額定整流二 極管,拋負(fù)載電壓被限制在35 V——這與常態(tài)相比仍有很大偏 離。拋負(fù)載事件最長可持續(xù)400 ms。
 
另一種高壓事件是跨接啟動。一些拖車使用兩個串聯(lián)電池來確 ??缃訂佑行Вせ钇囯娏亢谋M的電池,因此汽車的電 路必須能夠承受雙倍標(biāo)稱電池電壓(28 V)幾分鐘。很多Power by Linear™高壓降壓型穩(wěn)壓器,如 Silent Switcher® 和 Silent Switcher 2 系 列,包括 LT8650S 和 LT8640S (表1),工作電壓最高可達(dá)42 V, 超出了上述要求。相比之下,額定電壓較低的器件則需要箝位 電路,這會增加成本并降低效率。某些Power by Linear穩(wěn)壓器, 例如LT8645S 和 LT8646S,額定電壓為65 V,支持卡車和飛機(jī)應(yīng)用 (其中24 V系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)配置)。
 
表1. 支持汽車應(yīng)用的Silent Switcher和Silent Switcher 2單片降壓型穩(wěn)壓器
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當(dāng)駕駛員發(fā)動汽車時,起動器會從電池汲取數(shù)百安培的電流,因而又會發(fā)生一次電壓瞬變。這會在短時間內(nèi)拉低電池電壓。對于傳統(tǒng)汽車,只有當(dāng)汽車由駕駛員啟動時才會發(fā)生這種情況;例如,啟動汽車開到超市,然后再次啟動開回家?,F(xiàn)代汽車具有啟停功能以節(jié)省燃料,在往返超市的行程中,可能會多次發(fā)生啟停事件——例如每遇到一個停車標(biāo)志和每遇到一個紅燈。與傳統(tǒng)汽車相比,額外的啟停事件給電池和起動器帶來的 壓力大大增加。
 
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圖 3. LT8672 響應(yīng)電池極性接反
 
此外,如果在寒冷的早晨啟動汽車,起動器汲取的電流要大于環(huán) 境溫度較高時汲取的電流,電池電壓降至3.2 V或更低并持續(xù)大約 20 ms——這稱為冷啟動。即使在冷啟動條件下,有一些功能也必須保持有效。好消息是,此類關(guān)鍵功能在設(shè)計上通常不需要很大的功率。集成解決方案,例如多通道轉(zhuǎn)換器LT8603,即使其輸入 電壓降至3 V以下也能保持穩(wěn)壓。
 
ISO 7637-2和TL82066定義了許多其他脈沖。有些不僅具有較高的正電壓或負(fù)電壓,還有較高的源阻抗。與上述事件相比,這些脈沖的能量相對較低,并且可以通過適當(dāng)選擇輸入TVS進(jìn)行濾波 或箝位。
 
理想二極管滿足汽車抗擾度規(guī)范
 
有源整流控制器 LT8672,具有高輸入電壓額定值(+42 V、-40 V)、 低靜態(tài)電流、超快瞬態(tài)響應(yīng)速度、超低外部FET壓降控制等特 性,可在12 V汽車系統(tǒng)中提供保護(hù),其功耗極低。
 
電池極性接反
 
每當(dāng)電池端子斷開連接時,汽車電池極性就有可能因失誤而接反,電子系統(tǒng)可能會因負(fù)電池電壓而受損。阻塞二極管通常與電源輸入串聯(lián)以防止電源反向,但阻塞二極管會有壓降,導(dǎo)致 系統(tǒng)效率低下并降低輸入電壓,尤其是在冷啟動期間。
 
LT8672是無源二極管的理想替代品,可保護(hù)下游系統(tǒng)免受負(fù)電 壓影響,如圖3所示。
 
在正常情況下,LT8672控制外部N溝道MOSFET,形成理想二極管。GATE放大器檢測DRAIN和SOURCE,驅(qū)動MOSFET柵極,將正向電壓調(diào)節(jié)至20mV。在負(fù)載階躍和過壓情況下,D1在正方向上保 護(hù)SOURCE。當(dāng)輸入端出現(xiàn)負(fù)電壓且SOURCE變?yōu)樨?fù)值時,GATE被 拉至SOURCE,關(guān)斷MOSFET并將DRAIN與負(fù)輸入隔離。憑借快速 下拉(FPD)功能,LT8672可以快速關(guān)斷外部MOSFET。
 
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圖 4. LT8672 對極性接反的響應(yīng)波形
 
疊加交流電壓
 
電池軌上的常見干擾是疊加的交流電壓。這種交流分量可以是整流交流發(fā)電機(jī)輸出的偽像,或者是高電流負(fù)載(例如電動機(jī)、燈泡或PWM控制的負(fù)載)頻繁切換的結(jié)果。根據(jù)汽車規(guī)范 ISO 16750和LV 124,ECU可能會受其電源上疊加的交流紋波(頻 率可達(dá)30 kHz,幅度可達(dá)6 V p-p)的影響。在圖5中,高頻交流 紋波疊加在電池線路電壓上。典型的理想二極管控制器的響應(yīng)速度太慢,但LT8672能產(chǎn)生高達(dá)100kHz的高頻門控脈沖,可根據(jù)需要控制外部FET來抑制這些交流波紋。
 
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圖 5. LT8672 對疊加交流電壓的響應(yīng)波形
 
LT8672抑制電源軌上常見交流成分的獨(dú)特能力,是其快速上拉(FPU)和快速下拉(FPD)控制策略及其強(qiáng)大的柵極驅(qū)動能力的結(jié)果,柵極驅(qū)動器由集成升壓型穩(wěn)壓器供電。與電荷泵柵極電源 解決方案相比,該升壓型穩(wěn)壓器使LT8672能夠保持穩(wěn)定的11V電壓,外部FET保持導(dǎo)通,同時提供很大的柵極拉電流來降低高頻 交流紋波整流的開關(guān)損耗。其50 mA拉電流能力支持FET的超快 速導(dǎo)通,使功耗最低;其300 mA灌電流能力支持快速關(guān)斷,使反向電流傳導(dǎo)最小。此外,這還顯著降低了輸出電容中的紋波 電流。疊加交流電壓的典型整流波形如圖6所示。
 
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圖 6. LT8672 對疊加交流電壓的響應(yīng)波形
 
此外,與相同負(fù)載條件下的傳統(tǒng)肖特基二極管解決方案相比,LT8672有效降低了傳導(dǎo)損耗。如圖7的熱圖像所示,使用LT8672的解決方案比傳統(tǒng)的基于二極管的解決方案溫度要低近 20°C。它不僅提高了效率,而且無需大型散熱器。
 
汽車電子系統(tǒng)輸入端出現(xiàn)的高峰值窄脈沖通常有兩個來源:
 
● 在串聯(lián)或并聯(lián)了感性負(fù)載的情況下斷開輸入電源
● 負(fù)載的切換過程影響線束的分布電容和電感。
 
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圖 7. 熱性能比較
 
其中的某些脈沖可能有高電壓峰值。例如,ISO 7632-2中定義的 脈沖3a是峰值電壓超過-220 V的負(fù)尖峰,而脈沖3b的最大峰值電 壓為150 V加上電池的初始電壓。雖然它們有很大的內(nèi)部阻抗和 非常短的持續(xù)時間,但如果遇到這些脈沖,下游電子設(shè)備很容 易損壞。
 
為了抑制這種尖峰,前端安裝了兩個大小合適的TVS。事實(shí)上, 一些低能量脈沖可以由輸入電容和寄生線電感的濾波器效應(yīng)直 接吸收。
 
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圖 8. LV 124 中定義的 12 V 系統(tǒng)的嚴(yán)重冷啟動事
 
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圖 9. 冷啟動事件
 
多軌穩(wěn)壓器穿越冷啟動事件
 
LT8602是一種緊湊型解決方案,可提供多達(dá)四個穩(wěn)壓軌(例如 5 V、3.3 V、1.8 V、1.2 V),輸入電壓范圍為5 V至42 V,適用于冷 啟動期間不一定需要開啟的功能。對于冷啟動期間也必須運(yùn)行 的功能,例如火花塞控制器或報警,應(yīng)使用LT8603之類的解決 方案,其輸入電壓可低至3 V(或更低)。
 
LV 124定義了冷啟動的最壞情況,如圖8所示。它指出,在汽車 啟動時,最低電池電壓可以低至3.2 V并持續(xù)19 ms。當(dāng)面臨傳統(tǒng) (非理想二極管)解決方案中電池反向保護(hù)引起的額外二極管 壓降時,該規(guī)范要求應(yīng)用以低至2.5 V的電壓保持運(yùn)行。無源二 極管保護(hù)方案可能需要降壓-升壓穩(wěn)壓器,而不是復(fù)雜度更低、 效率更高的降壓型穩(wěn)壓器,以提供許多微控制器常常需要的穩(wěn) 定3 V電源。
 
LT8672控制器的最小輸入工作電壓為 3 V VBATT, 支持有源整流器 以輸入和輸出之間的最小壓降(20 mV)穿越冷啟動脈沖。冷啟動 期間的下游電源輸入電壓不低于3 V,這樣便可使用最小工作電 壓為3 V且有低壓差特性的降壓型穩(wěn)壓器(如LT8650S)來產(chǎn)生3 V 電源。
 
同LT8650S一樣,ADI公司的許多Power by Linear汽車IC的最小額定 輸入電壓為3 V。
 
圖9比較了采用LT8672和采用傳統(tǒng)二極管的1.8 V電源。降壓型穩(wěn) 壓器工作電壓低至3 V。如圖所示,采用傳統(tǒng)二極管時,當(dāng)電 池電壓 VBATT 降至3.2 V時,降壓穩(wěn)壓器的 VIN降至2.7 V左右,原因是 二極管的高壓降觸發(fā)下游開關(guān)穩(wěn)壓器UVLO關(guān)斷,其1.8 V輸出崩 潰。相比之下,LT8672輸出電壓在冷啟動期間幾乎保持恒定, 下游降壓穩(wěn)壓器能夠保持1.8 V輸出。
 
N眾多關(guān)鍵功能需要穩(wěn)定的5 V和3.3 V電源軌,以及低于2 V的電壓 軌,用以為模擬和數(shù)字IC中的元器件、處理器I/O和內(nèi)核供電。當(dāng) 直接由 VBATT 供電時,如果VBATT低于其輸出或 VIN (MIN), 純降壓型穩(wěn) 壓器將失去穩(wěn)壓能力。但是,此類關(guān)鍵功能通常不需要太多功 率,因此可以使用高集成度緊湊型解決方案,例如6 mm×6 mm、 四路輸出、三通道單片降壓轉(zhuǎn)換器和升壓控制器LT8603。
 
LT8603的集成升壓控制器的工作電壓可低于2 V,是其它三個降 壓型穩(wěn)壓器的理想預(yù)調(diào)節(jié)器。圖10顯示了針對這些應(yīng)用的Power by Linear最先進(jìn)的解決方案,它可以穿越冷啟動事件。兩個高壓 降壓型穩(wěn)壓器由預(yù)升壓轉(zhuǎn)換器供電。當(dāng) VBATT 降至8.5 V以下時,升 壓控制器開始切換,輸出(OUT4)被調(diào)節(jié)至8 V。一旦啟動,輸出 電壓就會保持穩(wěn)定,而輸入電壓可以低至3 V。因此,兩個高壓 降壓穩(wěn)壓器可以穿越冷啟動狀況,同時提供恒定的5 V和3.3 V輸 出,如圖11所示。一旦 VBATT 從冷啟動狀況恢復(fù)到8.5 V以上,升壓 控制器就像直通二極管一樣工作。高壓降壓穩(wěn)壓器可以處理高 達(dá)42 V的 VBATT。低電壓降壓穩(wěn)壓器由OUT2供電,在冷啟動事件中 提供1.2 V電壓。
 
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圖 10. LT8672 和 LT8603 解決方案可以承受并穿越冷啟動事件
 
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圖 11. LT8672 和 LT8603 組合可產(chǎn)生 5 V 和 3.3 V 輸出,從而穿越冷啟動事件
 
超低 IQ 延長永遠(yuǎn)在線系統(tǒng)的電池運(yùn)行時間
 
對于連接到 VBATT 工作數(shù)周或數(shù)月而電池不充電的永遠(yuǎn)在線系 統(tǒng),輕負(fù)載和無負(fù)載效率有時候比滿負(fù)載效率更重要。Power by Linear系列超低靜態(tài)電流 (IQ) 器件可保護(hù)電池電量,同時能承受挑戰(zhàn)性的瞬態(tài)狀況并支持寬輸入電壓范圍(3 V至42 V)和寬溫度 范圍。為了優(yōu)化效率并在輕負(fù)載和無負(fù)載時保持穩(wěn)壓,穩(wěn)壓器 應(yīng)提供 Burst Mode®(突發(fā))工作模式。在兩次突發(fā)操作之間, 所有與控制輸出開關(guān)相關(guān)的電路都關(guān)斷,輸入電源電流減小到 幾微安。相比之下,典型的降壓穩(wěn)壓器為了在空載情況下保持 穩(wěn)壓,可能需要從 VBATT 汲取數(shù)百微安,電池電量消耗速度會快 幾個數(shù)量級。
 
給定輕負(fù)載下的突發(fā)模式效率主要受開關(guān)損耗的影響,開關(guān)損耗與開關(guān)頻率和柵極電壓有關(guān)。由于接通和關(guān)斷MOSFET以及讓內(nèi)部邏輯保持活動狀態(tài)需要一定的能量,所以降低開關(guān)頻率可 降低柵極電荷損耗并提高效率。開關(guān)頻率主要由突發(fā)模式電流 限值、電感值和輸出電容決定。給定負(fù)載電流時,增加突發(fā)電 流限值可以提高每個開關(guān)周期中輸送的能量,相應(yīng)的開關(guān)頻率會更低。給定突發(fā)電流限值時,較大值的電感比較小值的電感能存更多的能量,開關(guān)頻率也會更低。出于同樣的原因,更 大的輸出電容會儲存更多的能量,需要更長的時間來放電。
 
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圖 12. 低 IQ LT8650S 能維持非常高的輕載效率以支持永遠(yuǎn)在線應(yīng)用,而不 會大幅消耗電池電量
 
圖12顯示了超低 IQ 同步降壓型穩(wěn)壓器LT8650S用在一個高效率、 寬輸入電壓和負(fù)載電流范圍的應(yīng)用中。利用集成MOSFET,此器 件可在3.3 V或5V 的固定輸出電壓下提供高達(dá)8A的總輸出電流。盡管整體設(shè)計和布局已經(jīng)很簡單,但該轉(zhuǎn)換器還包含了可用于優(yōu)化電池供電系統(tǒng)特定應(yīng)用性能的其它選項(xiàng)。
 
表1列出了適用于汽車市場的低IQ單片穩(wěn)壓器,其輸入電壓最高可 達(dá)42 V或65 V。得益于 ADI公司開發(fā)的低 IQ 技術(shù),這些器件的典型 靜態(tài)電流僅為2.5μA。最短導(dǎo)通時間為 35 ns,在開關(guān)頻率為 2 MHz 時,這些穩(wěn)壓器可從42 V輸入提供3.3 V輸出電壓,這樣的應(yīng)用在 汽車行業(yè)很常見。
 
Silent Switcher產(chǎn)品組合使EMI設(shè)計不再復(fù)雜
 
汽車應(yīng)用要求系統(tǒng)不產(chǎn)生可能干擾其他汽車系統(tǒng)正常運(yùn)行的電磁噪聲。例如,開關(guān)電源是高效率電源轉(zhuǎn)換器,但會產(chǎn)生不受歡迎的可能影響其他系統(tǒng)的高頻信號。開關(guān)穩(wěn)壓器噪聲發(fā)生在 開關(guān)頻率及其諧波處。
 
紋波是輸出和輸入電容上出現(xiàn)的噪聲分量。低ESR和ESL電容以及低通LC濾波器可以減小紋波。功率MOSFET快速開關(guān)引起的更高頻率噪聲分量要難以處理得多。由于設(shè)計專注于小尺寸解決 方案和高效率,開關(guān)工作頻率現(xiàn)已推高到2 MHz,以減小無源元 件尺寸并避免可聽頻段。此外,通過降低開關(guān)損耗和占空比損 耗,開關(guān)轉(zhuǎn)換時間已縮短到納秒級以提高效率。
 
封裝和PCB布局中的寄生電容和電感對噪聲分布起著重要作用,如果存在噪聲,則很難將其消除。開關(guān)噪聲覆蓋從幾十MHz到超過GHz的范圍,導(dǎo)致EMI預(yù)防變得非常復(fù)雜。受此類噪聲 影響的傳感器和其他儀器可能會運(yùn)行不正常,引起可聞噪聲或 嚴(yán)重的系統(tǒng)故障。因此,人們建立了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來管制EMI。最 常用的標(biāo)準(zhǔn)是CISPR 25 Class 5,它詳細(xì)說明了150 kHz至1 GHz頻率 下的可接受限值。
 
要在大電流下達(dá)到EMI要求,通常會涉及復(fù)雜的設(shè)計和測試程序,包括在解決方案的尺寸、總效率、可靠性和復(fù)雜性等眾多方面進(jìn)行權(quán)衡。傳統(tǒng)方法通過減慢開關(guān)邊沿或降低開關(guān)頻率來 控制EMI,由此帶來的弊端是效率降低,最小開關(guān)時間增加,解 決方案尺寸增大。替代緩解方案包含龐大復(fù)雜的EMI濾波器、緩 沖器或金屬屏蔽,這會顯著增加電路板空間、元件和裝配方面 的成本,并使熱管理和測試復(fù)雜化。
 
我們的Silent Switcher技術(shù)以創(chuàng)新方式解決了EMI問題,使高頻、 高功率電源中實(shí)現(xiàn)出色的EMI性能。第二代Silent Switcher 2器件 通過將熱環(huán)路電容集成到封裝中,簡化了電路板設(shè)計和制造。 對于42 V/4 A LT8650S之類的降壓型穩(wěn)壓器,熱環(huán)路包括一個輸入 電容以及頂部和底部開關(guān)。其他噪聲環(huán)路包括柵極驅(qū)動電路和 升壓電容充電電路。在Silent Switcher 2器件中,熱環(huán)路和溫環(huán)路 電容集成在封裝中,并以最小化EMI的方式布局。這就降低了最 終電路板布局對EMI的影響,簡化了設(shè)計和制造。使用這些器件 中集成的可選展頻特性,可以進(jìn)一步降低峰值EMI,使其更容易 符合嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)。
 
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圖 13. LT8672 和 LT8650S 配置用于高輸出電
 
圖13展示了一種低 IQ,低噪聲解決方案,支持汽車I/O和外設(shè)的 高電流應(yīng)用。前端的LT8672保護(hù)電路免受電池反向故障和高頻 交流紋波的影響,正向壓降只有幾十mV。LT8650S的開關(guān)頻率為 400 kHz,輸入范圍為3 V至40 V,兩個通道并聯(lián)工作時輸出能力 為8 A。兩個去耦電容靠近LT8650S的輸入引腳放置。由于采用 Silent Switcher 2技術(shù),即使沒有安裝EMI濾波器,高頻EMI性能也 十分出色。該系統(tǒng)符合CISPR 25 Class 5峰值和均值的限值要求, 而且裕量很大。圖14顯示了在30 MHz至1 GHz范圍內(nèi)的垂直極化 的輻射EMI均值測試結(jié)果。完整解決方案具有原理圖簡單、總元 件數(shù)非常少、尺寸緊湊等特點(diǎn),而且EMI性能不受電路板布局變 化的影響(圖15)。
 
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圖 14. LT8672 和 LT8650S EMI 性能: 30 MHz 至 1 GHz
 
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圖 15. 完整電源解決方案,從汽車電池獲得 3.3 V 和 5 V 輸出
 
結(jié)論
 
汽車應(yīng)用需要低成本、高性能、可靠的電源解決方案。惡劣的引擎蓋下環(huán)境要求電源設(shè)計人員提出穩(wěn)健的解決方案,考慮各種潛在的破壞性電氣和熱事件。連接到12 V電池的電子板必須 精心設(shè)計,實(shí)現(xiàn)高可靠性、小尺寸解決方案和高性能。Power by Linear器件目錄包含專門針對汽車要求的創(chuàng)新解決方案:超低靜態(tài)電流、超低噪聲、低EMI、高效率、寬運(yùn)行范圍、小尺寸和寬溫度范圍。通過消除復(fù)雜性并提高性能,Power by Linear解決方 案可縮短電源設(shè)計時間,降低解決方案成本,并加快產(chǎn)品上市 時間。
 
 
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