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为ADAS设计更好的高电流开关电源
(2025年3月29日更新)

在今天的车辆中,高级驾驶员辅助系统(ADAS)与日俱增。尽可能减少人为操作错误,提高驾驶员和道路安全。早期的ADAS仅包括单个自动驾驶员的辅助功能,如雷达传感器的自适应巡航控制功能。现在,越来越多ADAS自动紧急停车、盲点监测、车辆/行人报警和避让、车道偏离报警和辅助等功能应用于汽车。

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ADAS的发展意味着这些车辆会使用更多的传感器和摄像头、功能强大的实时数据处理和计算,以及高速通信,所以它们会比之前消耗更多的功率。例如,第一代ADAS片上系统(SoC)(例如2008年的Mobileye EyeQ)仅消耗2 W~3 W功率。新发布的ADAS SoC,例如NVIDIA Xavier,由于数据处理和计算能力强,需要消耗20 W~30 W或更多的功率。ADAS的电源由12 V电池提供。它首先被转换成5 V或3.3 V然后将中间供电轨转换为SoC内核、接口、外设等所需的不同低压。在ADAS SoC功耗增加后,中间供电轨转换器需要输出10 A或更高的电流,以满足其要求。


采用降压控制器设计大电流中间电源。但是,外部需要使用MOSFET,因此,该方法的总解决方案尺寸较大。因此,很难将控制器电源解决方案安装在空间有限的位置,即汽车ADAS应用面临的常见问题。汽车开关电源的另一个问题是:电磁辐射。汽车设计师需要解决严格的辐射和传导电磁辐射限制的挑战,汽车工业必须遵守这一限制。这些电磁辐射标准在功耗增加后更难满足。为满足功率、尺寸和电磁辐射的限制,AD公司开发了2款42 V大电流单片式Silent Switcher稳压器:LT8638S和LT8648S。


使用LT8638S的紧凑型10A/12A峰值电源解决方案


LT8638S是一款42 V、10 A单通道降压稳压器采用4台 mm × 5 mm LQFN包括所有控制电路和MOSFET。短时间内,其输出电流可以达到12 A。LT8638S非常适合紧凑型10 A替代中间供电轨道。图1显示了典型的5 V/10 A LT8638S的原理图。LT8638S稳压器的开关频率可达200 kHz至3 MHz调整范围。表1列出了400 kHz LT8638S电路和2 AD代理MHz LT8638S电路的主要部件。图2显示在演示板上 DC2929A上,在400 kHz和2 MHz时,LT8638S提高效率和温度。


图1. 使用LT8638S的5 V/10 A电源。


图4. EMI很低的LT8638S电路。


图5. 图4所示的电路(10 A时,12 V输入转换为3.3 V输出)辐射EMI和传导EMI。


使用LT8648S、单片式电源解决方案电流较高


复杂的ADAS多个需要使用SoC,以及多个摄像头和传感器。例如,免接触式ADAS可使用多个非常耗电的芯片和多达11个摄像头。LT8648S具有高于LT8638S这些复杂的输出电流能力可以安装在ADAS在所需的中间供电轨道上。LT8648S是单片式42 V、15 A输出电流和功率电平的降压稳压器MOSFET类似的功率控制器解决方案。多个并行使用LT8648S,它的电流能力可以进一步扩大。


图6显示并行使用两个LT8648S器件的3.3 V/25 A, 2 MHz电路原理图。这两个LT8648S稳压器具有共同的输入和输出。EN/UV和SS引脚连接,确保两个稳压器能按照相同的压摆率同时启动。LT8648S使用峰值电流模式进行控制,使误差放大器输出VC电压与负载电流有关。通过连接VC和FB引脚,这两个并行LT8648S实现良好的电流平衡,无需使用外部电路。U1 LT8648S的CLKOUT引脚连接至U2 LT8648S的SYNC/MODE引脚。连接后,两个LT8648S稳压器同步,支持180°相移。


图7. 图6所示的电路效率和温度上升。


图8. 图6所示电路10 A至20 A负载瞬态响应。


结论


本文介绍了两种高电流42 V单片式Silent Switcher稳压器LT8638S和LT8648S。它们具有高效率和低辐射,缓解了严格的汽车应用环境中的散热EMI问题。LT8638S和LT8648S集成MOSFET,汽车发展迅速ADAS高电流中间电源提供小尺寸的解决方案。


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