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高功率单片式 Silent Switcher 2 稳压器 满意 CISPR 25 Class 5 EMI 约束要求并合适狭小的安放空间

随着汽车中电子系统数量的成倍增加,车内产生电磁干扰的风险也大幅升高了。因此,新式车辆中的电子产品常常必须符合 CISPR 25 Class 5 EMI 测试标准,该标准对传导型和辐射型 EMI 发

  跟着轿车中电子体系数量的成倍添加,车内发生电磁搅扰的风险也大幅升高了。因而,新式车辆中的电子产品常常有必要契合 CISPR 25 Class 5 EMI 测验规范,该规范对传导型和辐射型 EMI 发射做了严厉的约束。因为其自身的性质,开关电源充满着 EMI,并在整个轿车中“充满分散”。现在,低 EMI 与小的解决计划尺度、高功率、散热才能、巩固性和易用性一同,成为了对轿车电源的一项要害要求。Silent Switcher 2 稳压器系列可满意轿车制作商严厉的 EMI 要求,一起具有紧凑的尺度以及集成化 MOSFET 和高电流才能。

  已获专利的* Silent Switcher 技能在高频、高功率电源中完成了令人形象深入的 EMI 功用。作为这项技能的下一代,Silent Switcher 2 简化了电路板规划和制作,其所采纳的办法是把热环路电容器归入到封装中,因而 PCB 布局关于 EMI 的影响极小。

  Silent Switcher 2 稳压器为 SOC 供电

  当今 (及未来) 车辆上所运用的片内体系 (SOC) 器材与前几代同类产品简直没有什么相似之处。信息文娱体系和车辆安全体系之特性和功用的指数性添加迫切要求 SOC 处理数据的速度比过去进步几个数量级,包含以很少的推迟处理来自多个信号源的高分辨率视频数据。例如,假使轿车的前置摄像头“看到”了某种风险,则轿车有必要马上做出呼应,要么提示驾驶者留意,要么刹车制动。为了满意最新的核算需求,SOC 在其封装中集成了越来越多的高耗电器材,可是,将怎样供给这些所需的功率呢? 在轿车中,功率运送计划有必要具有高效、紧凑和低 EMI 的特色。SOC 添加的需求使得它们更难以满意。

  比方,一个 R-Car H3 SOC 包含 8 个 ARM 内核、DSP、视频和图形处理器、以及辅佐的支撑器材。所有这些组件均需求牢靠的电源,包含三个用于外设和辅佐组件的电源轨 (5V、3.3V 和 1.8V)、两个用于 DDR3 和 LPDDR4 的电源轨 (1.2V 和 1.1V)、和另一个用于内核的电源轨 (0.8V)。

  为了支撑 SOC 所需的电流水平,具有外部 MOSFET 的开关电源控制器是优先于单片式电源器材的传统挑选计划。单片式器材因其内部 MOSFET 最大极限减缩了本钱和解决计划尺度而有目共睹,可是它们在传统上受限的电流才能和存在的热问题则一般约束了其运用。LT8650S 和一个新的单片式降压型 Silent Swicther 稳压器系列具有支撑 SOC 的电流才能和热办理特性。

  因为具有高功率和热办理特性,因而 Power by Linear™ LT®8650S、LT8609S 和 LT8645S 的输出电流才能比典型单片式稳压器高得多。3V 至 42V (关于 LT8645S 则为 65V) 的输入电压规模涵盖了轿车电池的各种电量条件。这些单片式 IC 具有集成的 MOSFET,并能以高于 2MHz 的频率运转,因而减缩了解决计划尺度和本钱,一起避开了 AM 频段。Silent Switcher 稳压器专为最大极限下降 EMI 而规划,然后使其成为适宜 SOC 的一种抢手挑选。

  双输出:5V/4A 和 1V/4A

  图 1 示出了一款双输出 (2MHz 5V/4A 和 1V/4A) 解决计划,其选用了 LT8650S 的两个通道。这款电路可容易地进行修改以适宜其他的输出组合,包含比方 3.3V 和 1.8V 或 3.3V 和 1.1V 等,以使用 LT8650S 的宽输入规模。LT8650S 还可用作榜首级转化器,后随用于供给更多输出的各种较低功率第二级开关稳压器或 LDO 稳压器。

  图 1:选用 LT8650S 两个通道的双输出 (5V/4A 和 1.0V/4A) 解决计划

  LT8650S 运用了可消除 EMI 的 Silent Switcher 2 规划,具有集成的热环路电容器,旨在最大极限减小噪声天线尺度。结合集成化 MOSFET,这完成了反常优胜的 EMI 功用。

  图 2:适宜 SOC 使用的 4 相、3.3V/16A、2MHz 解决计划

  适用于 SOC 的 16A 解决计划

  图 2 示出了一款用于供给 SOC 电源的 3.3V/16A、四相解决计划。图 3 示出了辐射 EMI 测验成果。

  图 3:图 2 所示解决计划的辐射 EMI 测验成果

  别的,轿车 SOC 还对电源负载瞬态呼应有着极高的要求。外设电源的负载电流转化速率到达 100A/µs (内核电源则更高) 的状况并不罕见。不管负载的改变状况如何,电源都有必要最大极限减小输出电压瞬变。快速开关频率 (比方 LT8650S 系列能到达 2MHz) 有助于加速瞬变康复的速度。在选用正确环路补偿的状况下,较快的开关频率对应于较快的动态呼应。图 2 给出了适宜的组件值。在电路板布局中,应尽量地减小从电路的输出电容器至负载的走线电感,这一点也是至关紧要的。图 4 给出了图 2 所示解决计划的瞬态测验成果。

  图 4:图 2 所示解决计划的负载瞬态呼应

  针对较低功率使用的高功率、紧凑型解决计划

  除了比方 SOC 和 CPU 等低电压、高电流使用之外,轿车和其他车辆还需求用于很多低电流负载的电源,例如:仪表板、平视显现器、车联网 (V2X)、传感器、USB 充电器,等等。

  因为可用空间和电池电量受限,因而关于电源转化器来说,高功率和小解决计划尺度是最重要的要求。低噪声是前提条件。LT8609S 是一款针对所有这些使用的适宜解决计划。该器材规划了针对轿车电池条件的 3V 至 42V 输入电压规模。集成的 MOSFET、内置的补偿电路和 2MHz 的作业频率最大极限减小了 LT8609S 解决计划尺度。在 LT8609S 中运用了 Silent Switcher 2 技能和集成型热环路电容器,以尽量地下降噪声电平并供给优异的功率目标以及杰出的 EMI 功用。图 5 示出了选用 LT8609S 的 2MHz、5V/2A 使用。

  图 5:选用 LT8609S 的 2MHz 5V/2A 使用

  图 6 示出了一款安顿在两层电路板上的完好 LT8609S 稳压器。LT8609S 的集成型 MOSFET 和内置补偿电路把组件数目削减为器材自身和少数的外部组件。再加上高速开关频率,该典型使用的中心解决计划整体尺度仅为 11.5mm x 12.3mm。

  图 6:LT8609S 两层电路板的小解决计划尺度

  下降解决计划本钱的一种办法是尽量削减所需的 PCB 层数,可是这需求以献身功用为价值是能够预料到的。例如,就所完成的 EMI 功用而言,两层电路板解决计划与四层电路板解决计划估计是不同等的。图 7 中的 EMI 测验成果显现:选用两层电路板的 LT8609S 可满意 CISPR 25 Class 5 EMI 辐射约束要求。对选用两层和四层电路板的等效解决计划之 EMI 功用进行了比较。

  图 7:(a) 选用一块两层电路板的 LT8609S 之均匀辐射 EMI 测验成果显现了在启用扩展频谱频率调制功用时以进一步下降 EMI 的状况。(b) 装有 LT8609S 的两层和四层电路板的峰值辐射 EMI 功用比较。

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