ADAS是高級駕駛輔助系統的首字母縮寫，在當今許多新汽車和卡車中都很常見。這些系統通常有助于安全駕駛，如果系統檢測到周圍物體的風險，例如錯誤的行人、騎自行車的人，甚至是不安全軌道上的其他車輛，可以為駕駛員提供警報！此外，這些系統通常提供動態功能，如自適應巡航控制、盲點檢測、車道偏離警告、駕駛員睡意監控、自動制動、牽引力控制和夜視。因此，消費者對安全性的日益關注、對駕駛舒適性的需求以及政府安全法規的持續增加是本十年后半期汽車ADAS的主要增長動力。

這種增長對行業來說并非沒有挑戰，包括定價壓力、通貨膨脹、復雜性和測試這些系統的難度。此外，毫不奇怪，歐洲汽車行業是最具創新性的汽車市場之一，因此，它已經看到了客戶對ADAS的主要市場滲透和采用。盡管如此，美國和日本汽車制造商也不甘落后。最終目標是一臺自動駕駛機器，不需要有人在方向盤后面！

系統挑戰

一般來說，ADAS集成了某種微處理器，以收集來自車輛內眾多傳感器的所有輸入，然后對其進行處理，以便能夠以易于理解的方式輕松呈現給駕駛員。此外，這些系統通常直接由車輛的主電池供電，汽車中的標稱電壓為9 V至18 V，但由于系統內的電壓瞬變，可能高達42 V，在冷啟動條件下低至3.4 V。因此，這些系統中的任何DC-DC轉換器都必須能夠處理至少3.4 V至42 V的寬輸入電壓范圍。此外，許多雙電池系統（例如卡車中常見的雙電池系統）需要更寬的輸入范圍，將上限推高至65 V。因此，一些ADAS制造商將其系統設計為覆蓋3.4 V至65 V輸入范圍，以便可用于汽車或卡車;同時在制造過程中獲得規模經濟。

許多ADAS使用5 V和3.3 V電源軌為其各種模擬和數字IC內容供電;相應地，此類系統的制造商更喜歡使用單個轉換器來同時處理單電池和雙電池配置。此外，該系統通常安裝在車輛空間和熱受限的部件中，從而限制了可用于冷卻目的的散熱器。雖然使用高壓DC-DC轉換器直接從電池產生5 V和3.3 V電源軌是司空見慣的，但在當今的ADAS中，開關穩壓器也必須以2 MHz或更高的頻率進行開關，而不是低于500 kHz的歷史開關頻率。這一變化背后的關鍵驅動力是需要更小的解決方案尺寸，同時還要保持在AM頻段以上，以避免任何潛在的干擾。

此外，如果設計人員的任務還不夠復雜，他們還必須確保ADAS符合車輛內的各種抗噪標準。在汽車環境中，開關穩壓器正在重視低散熱和效率的領域取代線性穩壓器。此外，開關穩壓器通常是輸入電源總線上的第一個有源元件，因此對整個轉換器電路的EMI性能有重大影響。

EMI發射有兩種類型：傳導和輻射。傳導輻射依賴于連接到產品的電線和走線。由于噪聲局限于設計中的特定端子或連接器，因此通過良好的布局或濾波器設計，通常可以在開發過程的相對較早的階段確保符合傳導輻射要求。

然而，輻射發射完全是另一回事。電路板上承載電流的所有東西都會輻射電磁場。電路板上的每一條走線都是天線，每個銅平面都是諧振器。除純正弦波或直流電壓外，任何東西都會在整個信號頻譜中產生噪聲。即使經過精心設計，電源設計人員在系統測試之前也永遠不會真正知道輻射發射會有多糟糕，并且在設計基本完成之前無法正式執行輻射發射測試。

濾波器通常用于通過在一定頻率或一定頻率范圍內衰減強度來降低EMI。通過空間傳播的能量的一部分（輻射）通過添加金屬和磁屏蔽來衰減。通過添加鐵氧體磁珠和其他濾波器來馴服位于PCB走線（導電）上的部分。EMI無法消除，但可以衰減到其他通信和數字組件可接受的水平。此外，一些監管機構執行標準以確保合規性。

采用表面貼裝技術的現代輸入濾波器元件比通孔器件具有更好的性能。然而，開關穩壓器工作開關頻率的增加超過了這種改進。更高的效率、更低的最小導通和關斷時間由于開關轉換速度更快，導致更高的諧波含量。開關頻率每增加一倍，EMI就會降低6 dB，而所有其他參數（如開關容量和轉換時間）保持不變。寬帶EMI的行為類似于一階高通濾波器，如果開關頻率增加10倍，則發射將高出20 dB。

精明的PCB設計人員將使熱回路變小，并使用盡可能靠近有源層的屏蔽接地層。然而，器件引腳排列、封裝結構、熱設計要求以及去耦元件中充分儲能所需的封裝尺寸決定了最小熱回路尺寸。更復雜的是，在典型的平面印刷電路板中，30 MHz以上走線之間的磁性或變壓器式耦合將減少所有濾波器工作，因為諧波頻率越高，不需要的磁耦合就越有效。

具有低EMI輻射的高壓DC-DC轉換器

正是由于前面描述的應用限制，ADI公司的Power by Linear? Group開發了LT8645S，這是一款支持高輸入電壓的單片式同步降壓轉換器，還具有低EMI輻射。其 3.4 V 至 65 V 輸入電壓范圍使其成為汽車和卡車應用的理想選擇，包括 ADAS，這些應用必須在冷啟動和啟停情況下進行調節，最小輸入電壓低至 3.4 V，拋負載瞬變超過 60 V。如圖1所示，該器件采用單通道設計，在5 V時提供8 A輸出。其同步整流拓撲在 2 MHz 開關頻率下提供高達 94% 的效率，而突發模式操作可在空載待機條件下將靜態電流保持在 2.5 μA 以下，使其成為始終接通系統的理想選擇。?

圖1.LT8645S原理圖在2 MHz時提供5 V/8 A輸出。

LT8645S的開關頻率可在200 kHz至2.2 MHz范圍內編程，并在整個范圍內同步。其獨特的靜音切換器 2 架構集成了內部輸入電容器以及內部 BST 和 INTV?抄送電容器，以減少解決方案的占位面積。結合控制良好的開關邊沿和具有集成接地層的內部結構以及使用銅柱代替鍵合線，LT8645S 的設計大大降低了 EMI 輻射。此外，其靜音切換器 2 設計還可在任何印刷電路板 （PCB） 上提供強大的 EMI 性能，包括 2 層 PCB。此外，與其他同類轉換器相比，它對PCB布局的敏感性要低得多。這種新的性能水平歸功于LT8645S的內部雙輸入BST和INTV抄送最小化熱回路面積的電容器。它仍然需要雙路外部輸入電容，但將它們放置在盡可能靠近輸入引腳的要求大大放寬。結合內部電容，最大限度地減少了熱回路的面積，BT基板的集成接地層顯著改善了EMI性能（見圖2）。多層 BT 基板還使 I/O 引腳能夠使用與 QFN 封裝完全相同的模式，同時支持大型接地散熱焊盤。這種基于層壓的 QFN （LQFN） 封裝比標準 QFN 更柔韌、更靈活，并且在板級溫度循環期間表現出更好的焊點可靠性性能，允許客戶使用 LQFN，而以前他們只能使用引線部件。

LT8645S可在整個負載范圍內輕松通過汽車CISPR25的5類峰值EMI限值。擴頻頻率調制也可用于進一步降低 EMI 水平（圖 2）。LT8645S 采用內部頂部和底部高效率電源開關，并將必要的升壓二極管、振蕩器以及控制和邏輯電路集成到單個芯片中。低紋波突發模式操作可在低輸出電流下保持高效率，同時將輸出紋波保持在 10 mV p-p 以下。最后，LT8645S采用小型耐熱性能增強型4 mm×6 mm、32引腳LQFN封裝。

圖2.LT8640S輻射EMI性能圖。

結論

ADAS在汽車和卡車中的擴散不會很快結束。同樣明顯的是，找到滿足所有必要性能指標的合適電源轉換器件，以免干擾ADAS并非易事。幸運的是，這些汽車系統的設計人員現在可以擁有ADI公司的靜音開關2DC-DC轉換器所提供的高性能功能。它們不僅大大簡化了電源設計人員的任務，而且無需復雜的布局或設計技術即可同時提供所需的所有性能。

審核編輯：郭婷