到2020年，ADAS市場預計將達到600億美元[數據來源：Allied Market Research]。這意味著，在2014年到2020年這個時間段內
，年複合增長率為22.8%。顯然，這對半導體產品而言，意味著巨大的機會！

 

ADAS即高級駕駛員輔助係統(Advanced Driver Assistance Systems)”，在今天的很多新型汽車中都能見到。這類係統常常方便了安全駕駛，如果係統檢測到來自周圍物體的風險，例如不守規矩的行人、騎行者甚至處於不安全行駛方向的其他車輛，就會向駕駛員發出警報。此外

，這類係統通常還會提供動態功能，例如自適應巡航控製、盲點檢測、車道偏離警告、駕駛員犯困監視、自動刹車、牽引力控製和夜視。因此
，在當前這10年的後半段，消費者對安全的日益關注、對駕駛舒適度的需求以及不斷增加的政府安全法規
，成了汽車ADAS增長的主要驅動力。

 

這種增長的到來必然伴隨著對這個行業的挑戰，其中包括價格壓力、通貨膨脹、測試這類係統的複雜性和困難。此外，歐洲是最具創新性的汽車市場之一，這一點應該不足為奇
，因此，歐洲已經看到
，ADAS正大舉進入市場，歐洲汽車行業的客戶在大量采用ADAS。不過，美國和日本汽車製造商也沒有很落後。汽車行業的最終目標是
，提供無人坐在方向盤後麵的自動駕駛汽車！

 

 

一般而言，ADAS係(xi)統(tong)中(zhong)包(bao)括(kuo)某(mou)種(zhong)處(chu)理(li)器(qi)，以(yi)收(shou)集(ji)來(lai)自(zi)汽(qi)車(che)中(zhong)無(wu)數(shu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)輸(shu)入(ru)數(shu)據(ju)
，然(ran)後(hou)處(chu)理(li)這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)，以(yi)便(bian)能(neng)夠(gou)以(yi)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)的(de)方(fang)式(shi)方(fang)便(bian)地(di)提(ti)供(gong)給(gei)駕(jia)駛(shi)員(yuan)。此(ci)外(wai)
，這(zhe)類(lei)係(xi)統(tong)通(tong)常(chang)直(zhi)接(jie)由(you)汽(qi)車(che)的(de)主(zhu)電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)，其(qi)標(biao)稱(cheng)電(dian)壓(ya)為(wei)9V至18V

，不過由於係統中的電壓瞬態而可能高達42V，以及在冷車發動情況下可能低至3.5V。因此
，很顯然的是，這類係統中的任何DC/DC轉換器最低限度都必須能夠應對3.5V至42V的寬輸入電壓範圍。

 

很多ADAS係統都是用5V和3.3V軌給各種模擬和數字IC產品供電，然而，通常使用的處理器I/O及內核電壓的運行要求卻處於低於2V的範圍，而且有可能低至0.8V。此ci外wai，這zhe類lei係xi統tong常chang常chang安an裝zhuang在zai汽qi車che中zhong某mou一yi空kong間jian和he散san熱re都dou受shou限xian的de地di方fang
，因yin此ci限xian製zhi了le可ke用yong於yu冷leng卻que用yong途tu的de散san熱re器qi的de使shi用yong。盡jin管guan人ren們men普pu遍bian使shi用yong高gao壓yaDC/DC轉換器直接從電池產生5V和3.3V電源軌
，但是在今天的ADAS係統中
，開關穩壓器還必須以2MHz或更高的頻率切換，而不是過去低於500kHz的開關頻率。這種變換背後的關鍵驅動力是
，需要占板麵積更小的解決方案
，同時保持高於AM頻段
，以避免任何潛在的幹擾。

 

最後，似乎設計師的任務還不夠複雜
，他們還必須確保ADASxitongfuheqichezhongdegezhongkangzaoshengbiaozhunyaoqiu。zaiqichehuanjingzhong，duiyouxiequyu
，direhaosanhegaoxiaolvshihenzhongyaode，zaizhexiequyu
，kaiguanwenyaqizhengzaiqudaixianxingwenyaqi。ciwai
，kaiguanwenyaqiyibanshishurudianyuanzongxianshangdediyigeyouyuanzujian，yinciduizhenggezhuanhuanqidianludeEMI性能有很大的影響。

 

有兩種類型的EMI輻射：chuandaoxinghefushexing。chuandaoxingfusheyilailianjiechanpindedaoxianhezouxian。jiranzhezhongzaoshengjuxianyushejizhongdetedingduanzihuolianjieqichu，nameruzhiqianyijingtidaodenayang，tongguolianghaodebujuhuolvboqisheji，changchangzaikaifaguochengxiangduijiaozaodejieduan
，jiunenggouquebaofuhechuandaoxingfusheyaoqiu。

 

然ran而er，輻fu射she型xing輻fu射she就jiu完wan全quan是shi另ling外wai一yi回hui事shi了le。電dian路lu板ban上shang攜xie帶dai電dian流liu的de所suo有you東dong西xi都dou輻fu射she一yi個ge電dian磁ci場chang。電dian路lu板ban上shang的de每mei一yi條tiao走zou線xian都dou是shi一yi個ge天tian線xian
，每mei一yi個ge銅tong平ping麵mian都dou是shi一yi個ge諧xie振zhen器qi。除chu了le純chun粹cui的de正zheng弦xian波bo或huoDC電(dian)壓(ya)，任(ren)何(he)信(xin)號(hao)都(dou)產(chan)生(sheng)遍(bian)布(bu)信(xin)號(hao)頻(pin)譜(pu)的(de)噪(zao)聲(sheng)。即(ji)使(shi)經(jing)過(guo)了(le)仔(zai)細(xi)設(she)計(ji)，在(zai)係(xi)統(tong)經(jing)過(guo)測(ce)試(shi)之(zhi)前(qian)
，電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)師(shi)仍(reng)然(ran)從(cong)來(lai)無(wu)法(fa)確(que)知(zhi)輻(fu)射(she)型(xing)輻(fu)射(she)將(jiang)會(hui)多(duo)嚴(yan)重(zhong)。而(er)且(qie)，在(zai)設(she)計(ji)從(cong)根(gen)本(ben)上(shang)完(wan)成(cheng)之(zhi)前(qian)
，無(wu)法(fa)正(zheng)式(shi)進(jin)行(xing)輻(fu)射(she)型(xing)輻(fu)射(she)測(ce)試(shi)。

 

濾波器常常用來衰減某一頻率或某一頻率範圍的噪聲強度以降低EMI。通過增加金屬屏蔽和磁性屏蔽，可以衰減通過空間(輻射型)傳播的那部分能量。通過增加鐵氧體珠和其他濾波器，可以控製依賴PCB走線(傳導型)的那部分能量。EMI無法完全消除
，但是可以衰減到一個其他通信和數字組件可以接受的水平。此外
，幾個監管機構也要求執行一些標準
，以確保符合EMI要求。

 

與(yu)通(tong)孔(kong)式(shi)組(zu)件(jian)相(xiang)比(bi)，采(cai)用(yong)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)技(ji)術(shu)的(de)新(xin)式(shi)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)組(zu)件(jian)的(de)性(xing)能(neng)更(geng)高(gao)。然(ran)而(er)，這(zhe)種(zhong)改(gai)進(jin)的(de)速(su)度(du)慢(man)於(yu)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)開(kai)關(guan)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)提(ti)高(gao)的(de)速(su)度(du)。開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)速(su)度(du)提(ti)高(gao)，會(hui)使(shi)效(xiao)率(lv)提(ti)高(gao)、最短接通和斷開時間縮短
，但是諧波分量增大了。開關頻率每增大一倍
，在開關容量和轉換時間等所有其他參數保持恒定時，EMI惡化6dB。寬帶EMI的表現就像一個一階高通濾波器，如果開關頻率提高10倍
，輻射就增大20dB。

 

熟練的PCB設計師將設計很小的熱環路，並使用盡可能靠近有源層的屏蔽接地層。然而，在去耦組件中存儲充足能量所需的器件引腳布局、封裝結構、熱設計要求和封裝尺寸決定了熱環路的最小尺寸。使問題更加複雜的是，在典型的平麵印刷電路板中
，走線之間高於30MHz的磁性或變壓器型耦合將全麵減弱濾波器的作用，因為諧波頻率越高，不想要的磁耦合就變得越有效。

 

 

由於上述的應用限製，淩力爾特公司(最近已被ADI收購)開發了LT8650S
，這是一款能接受高輸入電壓的雙輸出單片同步降壓型轉換器，具很低的EMI/EMC輻射。其3V至42V輸入電壓範圍使該器件非常適合包括ADAS在內的汽車應用，汽車應用必須穩定通過最低輸入電壓低至3V的冷車發動和停-啟情況
、以及超過40V的負載突降瞬態。正如在圖1中能看到的那樣
，這是一款雙通道設計，由兩個高壓4A通道組成，提供低至0.8V的電壓，從而使該器件能夠驅動目前可用和電壓最低的微處理器內核。其同步整流拓撲在2MHz開關頻率時提供高達94.4%的效率
，而突發模式(Burst Mode®)運行在無負載備用條件下保持靜態電流低於6.2µA(兩個通道都接通)，從而使該器件非常適合始終保持接通係統。

 

圖1：LT8650S原理圖─在2MHz時提供5V/5A和3.3V/4A輸出。

 

LT8650S的開關頻率可以設定在300kHz至3MHz範圍內，並可同步至這一範圍。其40ns最短接通時間允許在高壓通道以2MHz開關頻率進行16VIN至2.0VOUT降壓轉換。其獨特的Silent Switcher®2架構使用兩個內部輸入電容器以及內部BST和INTVCC電容器
，以最大限度減小熱環路麵積。LT8650S的設計兼具控製良好的開關邊沿和一種具整體接地平麵的內部結構，並用銅柱代替了接合線
，因此顯著降低了EMI/EMC輻射。參見圖2以了解輻射輸出特性。這種改進的EMI/EMC性能對電路板布局不敏感，從而簡化了設計並降低了風險，甚至在使用兩層PC板時也不例外。LT8650S在整個負載範圍內以2MHz開關頻率切換時，能夠非常容易地滿足汽車CISPR25 Class5峰值EMI限製。擴展頻譜頻率調製也可用來進一步降低EMI水平。

 

圖2：LT8650S的輻射EMI圖。

 

LT8650S使用內部頂部和底部高效率電源開關，單個芯片內集成了必要的升壓二極管、振蕩器、控製和邏輯電路。低紋波突發模式運行在低輸出電流時保持高效率，同時保持輸出紋波低於10mVp-p。最後
，LT8650S采用小型耐熱性能增強型4mm x 6mm 32引腳LGA封裝。

 

 

可以毫無疑問地說

，ADAS係統在汽車市場的滲透將不會很快結束。此外，很顯然的是，找到一種滿足所有必要的性能標準以不對ADAS係統造成幹擾的電源轉換器件，不是一項簡單的任務。幸運的是，對這類係統的設計師而言
，淩力爾特公司(現隸屬ADI公司)的電源產品部提供了“同類最佳”的電源轉換器，這些轉換器極大地簡化了這些設計師的任務，同時無需複雜的布局或設計方法，就可為設計師們提供需要的所有性能。

 

作者：Tony Armstrong，淩力爾特公司