汽車的創(chuàng)新 70%來源于汽車電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品成本占整車比例已經(jīng)從上世紀(jì)70年代的4%成長到現(xiàn)在的30%左右，隨著自動駕駛和電動化的發(fā)展趨勢演進，業(yè)界預(yù)期到2030年該比例將可達到50%。
　　汽車電子系統(tǒng)比重的增加顯著提高了汽車整車的舒適性、安全性和環(huán)保，但也讓汽車設(shè)計變得更加復(fù)雜。例如，預(yù)計隨著L4級及以上等級的自動駕駛汽車軟件達數(shù)千萬行代碼，當(dāng)然硬件設(shè)計必然更加復(fù)雜，特別是對于確保硬件穩(wěn)定可靠性的EMC要求將更嚴格。事實上，汽車電子系統(tǒng)對于供應(yīng)商提供的芯片和印制電路板的電磁輻射特性要求特別高，SAE（原汽車工程師協(xié)會）已經(jīng)定義測試規(guī)范并建立滿足電磁兼容和電磁干擾的需求，并對其進行了不斷的完善。
　　在汽車系統(tǒng)中，滿足電磁干擾要求是一項重大挑戰(zhàn)。EMI 性能很大程度上依賴于電路板的布局和類型，常常需要反復(fù)進行多次印刷電路板的設(shè)計，這會導(dǎo)致高昂的研發(fā)成本和長時間的開發(fā)周期。電源作為EMI的貢獻“大戶”，通常是EMC驗證的關(guān)鍵，本文將分析一種采用ADI第二代 Silent Switcher 2 技術(shù)的雙通道降壓型穩(wěn)壓器的汽車電源解決方案。
　　與電路板“抗?fàn)帯钡膫鹘y(tǒng)EMC設(shè)計方法論
　　怎樣輕松解決汽車環(huán)境中的EMI問題？傳統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗是印刷電路板布局決定著所有的成敗，決定著功能、電磁干擾(EMI)和受熱時的表現(xiàn)。而開關(guān)電源布局是成功的關(guān)鍵，從一開始就需要精心選擇解決方案，并設(shè)計一個良好的布局，否則會有無盡的EMI濾波器、機械屏蔽、EMI測試和PCB改板的煩惱。
　　而且，當(dāng)為了實現(xiàn)均流和更大的輸出功率而并聯(lián)多個DC/DC開關(guān)模式穩(wěn)壓器時，潛在的干擾和噪聲問題可能惡化。如果所有穩(wěn)壓器都以相似的頻率工作，那么電路中多個穩(wěn)壓器產(chǎn)生的總能量就會集中在一個頻率上，當(dāng)該電路板與其他系統(tǒng)板上靠得很近，易于受到這種輻射能量影響時。在汽車系統(tǒng)中，這一問題可能尤其麻煩，因為汽車系統(tǒng)是密集排列的，而且常?？拷纛l、RF、CAN總線和各種雷達系統(tǒng)。

　　為此，ADI設(shè)計了一款電源方案——LT8650S，這是一款采用該公司第二代Silent Switcher 2技術(shù)的雙通道降壓型穩(wěn)壓器，在芯片上解決了幾乎所有的EMI麻煩，大大弱化對電路板布局的要求。該產(chǎn)品是一款緊湊的集成化解決方案，其執(zhí)行高頻操作，同時可提供優(yōu)良的 EMI 性能和高輸出電流。LT8650S的EMI性能可達到CISPR 25 Class 5輻射發(fā)射規(guī)格的要求，啟用擴展頻譜模式可散播能量并進一步改善EMI性能。
　　Silent Switcher 2讓開關(guān)電路“Silent”
　　Silent Switcher技術(shù)是過去幾年ADI在電源技術(shù)方面的一個創(chuàng)新，這是一個技術(shù)平臺，Power By Linear品牌下的產(chǎn)品在未來的電源芯片中，都會盡可能的往這個技術(shù)平臺上遷移。ADI工程團隊在芯片的堆疊和電路的設(shè)計結(jié)構(gòu)上做了一些非常創(chuàng)新的突破——在DC/DC里實現(xiàn)兩個電流環(huán)路的對稱排列，兩個環(huán)路產(chǎn)生的電場磁場是兩個反向的，可以相互抵消，從而實現(xiàn)超低的EMI，但同時確保了占位面積和效率的優(yōu)勢。
　

　　Silent Switcher 2通過使自身對電路板布局變化不敏感而有助于解決麻煩的EMI問題，可幫助用戶在其設(shè)計的電路板上實現(xiàn)良好的EMI性能。下圖給出了在其標(biāo)準(zhǔn)配置中的 LT8650S演示板以及對應(yīng)的輻射EMI性能。在下圖中，把陶瓷輸入電容器從IC的近旁移至距離一英寸之外。盡管輸入配置有了巨大的變化，但是EMI性能幾乎保持不變，從而表現(xiàn)出 Silent Switcher 2顯著地降低了EMI性能對PCB布局的敏感性。

　　實現(xiàn)該目標(biāo)的一種方法是在 Silent Switcher配置中把熱環(huán)路電容器集成到封裝之內(nèi)。通過利用其內(nèi)部接地平面在封裝內(nèi)部保持高頻電流，EMI 性能可令人印象深刻，并且不易受到電路板布局的影響。
　　汽車低EMI設(shè)計新方法論——LT8650S
　　LT8650S具有兩個獨立的通道，以從高達42V的輸入提供兩個單獨的輸出。這兩個通道能同時各提供高達4A的輸出電流，以及在脈沖負載應(yīng)用中提供高達6A的電流。能夠從這款采用4mm x 6mm封裝的器件提供8A的總電流。外部VC引腳允許把多個器件并聯(lián)起來，以提供更大的輸出功率。
　　LT8650S 支持突發(fā)模式(Burst Mode?)操作，僅需6.2?A電流即可產(chǎn)生兩個輸出。該器件還具有強制連續(xù)和擴展頻譜模式?？刹捎猛獠垦a償以優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)，或者，也可運用內(nèi)部補償以實現(xiàn)簡單性。
　　實現(xiàn) LT8650S EMI性能另一種方法是控制開關(guān)邊緣。通常，這意味著減緩開關(guān)邊緣，因而付出的代價是犧牲效率，尤其是在高頻條件下。采用 LT8650S 時情況則并非如此。創(chuàng)新型驅(qū)動器設(shè)計把開關(guān)節(jié)點中的過沖保持在非常低的水平，即使在接近 10V/ns 的速度下也不例外，如在示波器快照中所見。

　　在高達3MHz頻率下，這些快速開關(guān)邊緣實現(xiàn)了高于90%的峰值效率。在500kHz至3MHz工作頻率范圍內(nèi)，效率的下降僅為幾個百分點，展示出低開關(guān)損耗特性。憑借LT8650S的Silent Switcher 2技術(shù)，可同時實現(xiàn)高頻條件下的高效率以及優(yōu)良的EMI性能。
　　高開關(guān)頻率開關(guān)穩(wěn)壓器對于保持小巧的總體解決方案尺寸是很重要。高開關(guān)頻率允許高的控制環(huán)路帶寬，從而減小了所需的輸出電容。在兩相配置中，LT8650S對于一個4A負載階躍具有<100mV的輸出電壓偏差，僅采用100?F輸出電容。隨著系統(tǒng)功率和復(fù)雜性的增加，電壓調(diào)節(jié)器將需要在高開關(guān)頻率下提供更大的輸出電流，以滿足尺寸、效率和輻射干擾要求。
　　本文小結(jié)
　　汽車工程師不斷面臨著降低電磁干擾和確保所有汽車電子系統(tǒng)的電磁兼容的挑戰(zhàn)，過去我們常常困惑于因為電路板布局過程中有所疏忽而導(dǎo)致非常麻煩的EMC問題。像LT8650S這種采用創(chuàng)新方法消除電路布局敏感性，同時兼顧效率和小尺寸等關(guān)鍵指標(biāo)的解決方案來說，對當(dāng)前汽車電子系統(tǒng)越來越快設(shè)計周期和越來越復(fù)雜的硬件設(shè)計將是一種必然的趨勢。