作者：Bin Wu and Zhongming Ye

汽車技術(shù)的進(jìn)步大大增加了現(xiàn)代汽車的電子含量，以提高安全性，改善駕駛體驗(yàn)，豐富娛樂功能，并使動(dòng)力和能源多樣化。我們繼續(xù)投入工程資源來(lái)改善汽車市場(chǎng)的電源管理解決方案。這項(xiàng)工作中的許多技術(shù)在電源效率、緊湊性、魯棒性和 EMI 性能方面取得了重大進(jìn)展。

汽車應(yīng)用的電源必須在惡劣條件下無(wú)故障運(yùn)行——設(shè)計(jì)人員必須考慮所有緊急情況，包括負(fù)載突降、冷啟動(dòng)、電池反極性、雙電池跳躍、尖峰和 LV 124、ISO 7637-2、ISO 17650-2 和 TL82066 中定義的其他瞬變，以及機(jī)械振動(dòng)、噪聲、極寬的溫度范圍、 等。本文重點(diǎn)介紹汽車電源規(guī)格和滿足汽車規(guī)格的解決方案中的關(guān)鍵要求，包括：

汽車輸入瞬變

輸入電壓范圍

輸出電壓/電流

低靜態(tài)電流（IQ)

電磁干擾 （EMI）

本文展示了幾個(gè)示例解決方案，以說(shuō)明高性能器件的組合如何輕松解決原本難以解決的汽車電源問題。

惡劣的汽車環(huán)境

圖1顯示了滿足汽車應(yīng)用苛刻要求的完整電源解決方案。在前端，LT8672 充當(dāng)理想二極管，保護(hù)電路免受引擎蓋下的惡劣條件和破壞性故障（如反極性）的影響。理想二極管之后是一系列低靜態(tài)電流（IQ） 降壓穩(wěn)壓器具有寬輸入范圍（工作電壓低至 3 V 和高達(dá) 42 V），可為內(nèi)核、I/O、DDR 和外圍設(shè)備所需的其他電源軌提供穩(wěn)壓。

圖1.ADI面向滿足瞬態(tài)抗擾度要求的汽車電子線性電源解決方案概述。

這些穩(wěn)壓器具有超低靜態(tài)電流，可延長(zhǎng)始終開啟系統(tǒng)的電池運(yùn)行時(shí)間。低噪聲電源轉(zhuǎn)換技術(shù)最大限度地減少了對(duì)昂貴的EMI抑制以及設(shè)計(jì)和測(cè)試周期的需求，以滿足嚴(yán)格的汽車EMI標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于許多必須經(jīng)歷冷啟動(dòng)事件的關(guān)鍵功能，LT8603 多通道低 IQ內(nèi)置預(yù)穩(wěn)壓升壓控制器的降壓穩(wěn)壓器可提供具有至少三個(gè)穩(wěn)壓軌的緊湊型解決方案。LT8602 可提供許多高級(jí)驅(qū)動(dòng)輔助系統(tǒng) （ADAS） 應(yīng)用所需的四個(gè)穩(wěn)壓電壓軌，例如碰撞警告、緩解和盲點(diǎn)監(jiān)控。

圖2顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的傳統(tǒng)汽車電氣系統(tǒng)。交流發(fā)電機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)三相發(fā)電機(jī)，其交流輸出由全二極管橋整流。該整流器的輸出用于為鉛酸電池充電并為 12 V 電路和設(shè)備供電。典型負(fù)載包括ECU、燃油泵、制動(dòng)器、風(fēng)扇、空調(diào)、音響系統(tǒng)和照明。越來(lái)越多的ADAS被添加到12 V總線中，包括外設(shè)、I/O、DDR、處理器及其電源。

圖2.汽車中的典型電氣系統(tǒng)。

電動(dòng)汽車在一定程度上改變了現(xiàn)狀。發(fā)動(dòng)機(jī)被電動(dòng)機(jī)取代，其中DC-DC轉(zhuǎn)換器將400 V高壓鋰離子（Li-Ion）電池組轉(zhuǎn)換為12 V，而不是交流發(fā)電機(jī)。然而，傳統(tǒng)的12 V交流發(fā)電機(jī)設(shè)備及其瞬態(tài)脈沖（包括快速脈沖）將繼續(xù)存在。

發(fā)動(dòng)機(jī)在狹窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)以峰值效率運(yùn)行，因此交流發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)輸出和電池電壓在大多數(shù)情況下相對(duì)穩(wěn)定，例如~13.8 V（更多內(nèi)容見下文）。每個(gè)直接由汽車電池供電的電路都必須在9 V至16 V范圍內(nèi)可靠運(yùn)行，但穩(wěn)健的汽車電子設(shè)計(jì)也必須在異常條件下運(yùn)行，這不可避免地會(huì)在最不方便的時(shí)間發(fā)生。

雖然交流發(fā)電機(jī)的輸出名義上是穩(wěn)定的，但它不夠穩(wěn)定，無(wú)法在為車輛的其他系統(tǒng)供電之前避免需要調(diào)節(jié)。不需要的電壓尖峰或瞬變對(duì)下游電子系統(tǒng)有害，如果處理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障或造成永久性損壞。在過(guò)去的幾十年中，已經(jīng)制定了許多汽車標(biāo)準(zhǔn)，如ISO 7637-2，ISO 16750-2，LV 124，TL82066，以定義汽車電源將面臨的尖峰和電壓瞬變，并設(shè)定設(shè)計(jì)期望。

最關(guān)鍵和最具挑戰(zhàn)性的高壓瞬變之一是負(fù)載突降。在汽車電子中，拋負(fù)載是指在電池充電時(shí)車輛電池與交流發(fā)電機(jī)斷開連接。在拋負(fù)載瞬態(tài)期間，交流發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁場(chǎng)保持高，因?yàn)槠鋾r(shí)間常數(shù)很大——即使沒有負(fù)載，交流發(fā)電機(jī)仍然輸出高功率。電池是一個(gè)大電容器，通常會(huì)吸收額外的能量，但是當(dāng)由于端子松動(dòng)或其他問題而斷開連接時(shí)，它將無(wú)法再提供此服務(wù)。因此，所有其他電子設(shè)備都會(huì)看到電壓浪涌，并且必須能夠承受拋負(fù)載事件。未抑制的拋負(fù)載可能會(huì)產(chǎn)生高達(dá)100 V的電壓。 值得慶幸的是，現(xiàn)代汽車交流發(fā)電機(jī)使用雪崩級(jí)整流二極管，將負(fù)載突降電壓限制在35 V，這仍然是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的重大偏離。負(fù)載突降事件最多可以持續(xù) 400 毫秒。

另一個(gè)高壓事件是跨接啟動(dòng)。一些拖車使用兩個(gè)串聯(lián)的電池來(lái)確保有效的跨接啟動(dòng)以恢復(fù)沒電的汽車電池，因此汽車的電路必須在 28 V 的雙倍標(biāo)稱電池電壓下存活幾分鐘。許多線性?電源高壓降壓穩(wěn)壓器，如靜音開關(guān)和靜音開關(guān)2系列，包括LT8650S和LT8640S（表1）工作電壓高達(dá)42 V ，超過(guò)了這一要求。相比之下，較低額定電壓的選項(xiàng)需要箝位電路，從而增加成本并降低效率。某些線性電源穩(wěn)壓器（如LT8645S和LT8646S）的額定電壓為65 V，以適應(yīng)卡車和飛機(jī)應(yīng)用，其中24 V系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)。?

當(dāng)駕駛員啟動(dòng)汽車并且啟動(dòng)器從電池中吸收數(shù)百安培的電流時(shí)，會(huì)發(fā)生另一個(gè)電壓瞬變。這會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降低電池電壓。在傳統(tǒng)汽車中，只有當(dāng)汽車由駕駛員啟動(dòng)時(shí)，才會(huì)發(fā)生這種情況 - 例如，當(dāng)一個(gè)人啟動(dòng)汽車開車去超市并再次啟動(dòng)它開車回家時(shí)。在具有啟停功能以節(jié)省燃料的現(xiàn)代汽車中，啟停事件可能會(huì)在超市行程中多次發(fā)生——在每個(gè)停車標(biāo)志和每個(gè)紅燈處。與傳統(tǒng)汽車相比，額外的啟停事件給電池和起動(dòng)器帶來(lái)了更大的壓力。

圖3.LT8672對(duì)電池反極性的響應(yīng)。

此外，如果在寒冷的早晨發(fā)生啟動(dòng)事件，則啟動(dòng)器會(huì)比較高的環(huán)境溫度消耗更多的電流，將電池拉低至 3.2 V 或更低電壓約 20 毫秒，這稱為冷啟動(dòng)。有些功能即使在冷啟動(dòng)條件下也必須保持活動(dòng)狀態(tài)。好消息是，根據(jù)設(shè)計(jì)，這些關(guān)鍵功能通常不需要很大的功率。集成解決方案，如LT8603多通道轉(zhuǎn)換器，即使其輸入降至3 V以下，也能保持穩(wěn)壓。

ISO 7637-2 和 TL82066 定義了許多其他脈沖。有些具有較高的正電壓或負(fù)電壓，但也有較高的源阻抗。與上述事件相比，這些脈沖的能量相對(duì)較低，可以通過(guò)正確選擇輸入TVS進(jìn)行濾波或箝位。

滿足汽車抗擾度規(guī)范的理想二極管

有源整流器控制器LT8672具有高輸入電壓額定值（+42 V，?40 V）、低靜態(tài)電流、超快瞬態(tài)響應(yīng)速度和超低外部FET壓降控制，可為功耗極低的12 V汽車系統(tǒng)提供保護(hù)。

電池反極性

每當(dāng)電池端子斷開時(shí)，汽車電池極性都有可能被錯(cuò)誤地反轉(zhuǎn)，并且電子系統(tǒng)可能會(huì)因電池負(fù)電壓而損壞。阻斷二極管通常與電源輸入串聯(lián)，以防止電源反轉(zhuǎn)，但阻斷二極管具有壓降，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下并降低輸入電壓，尤其是在冷啟動(dòng)期間。

LT8672 是無(wú)源二極管的理想二極管替代品，可保護(hù)下游系統(tǒng)免受負(fù)電壓的影響，如圖 3 所示。

在正常情況下，LT8672 控制一個(gè)外部 N 溝道 MOSFET 以形成一個(gè)理想的二極管。GATE放大器檢測(cè)漏極和源極，并驅(qū)動(dòng)MOSFET的柵極，將正向電壓調(diào)節(jié)至20 mV。D1在負(fù)載階躍和過(guò)壓條件下以正方向保護(hù)源極。當(dāng)輸入側(cè)出現(xiàn)負(fù)電壓時(shí)，當(dāng)源極變?yōu)樨?fù)時(shí)，柵極被拉至源極，從而關(guān)閉MOSFET并將漏極與負(fù)輸入隔離。憑借其快速下拉 （FPD） 功能，LT8672 能夠快速關(guān)斷外部 MOSFET。

圖4.LT8672對(duì)反極性的響應(yīng)波形。

疊加交流電壓

電池軌上的常見干擾是疊加的交流電壓。該交流分量可以是整流交流發(fā)電機(jī)輸出的偽影，也可以是大電流負(fù)載（如電機(jī)、燈泡或PWM控制負(fù)載）頻繁切換的結(jié)果。根據(jù)汽車規(guī)范ISO 16750和LV 124，ECU可能會(huì)受到疊加在其電源上的交流紋波的影響，頻率高達(dá)30 kHz，幅度高達(dá)6 V p–p。在圖5中，高頻交流紋波疊加在電池線路電壓上。典型的理想二極管控制器反應(yīng)太慢，但LT8672可產(chǎn)生高達(dá)100 kHz的高頻柵極脈沖，以根據(jù)需要控制外部FET，以抑制這些交流紋波。

圖5.LT8672對(duì)疊加交流電壓的響應(yīng)波形。

LT8672 抑制電源軌上常見交流組件的獨(dú)特能力得益于其快速上拉 （FPU） 和 FPD 控制策略及其強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)能力，其中柵極驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)集成的升壓穩(wěn)壓器供電。與充電泵柵極電源解決方案相比，該升壓穩(wěn)壓器使LT8672能夠保持11 V穩(wěn)壓以保持外部FET導(dǎo)通，同時(shí)提供強(qiáng)大的柵極酸性電流以降低高頻交流紋波整流的開關(guān)損耗。其 50 mA 源電流能力可實(shí)現(xiàn) FET 的超快速導(dǎo)通，從而最大限度地降低功耗;其 300 mA 灌電流容量可實(shí)現(xiàn)快速關(guān)斷，從而最大限度地減少反向電流傳導(dǎo)。此外，這大大降低了輸出電容器中的紋波電流。疊加交流電壓的典型整流波形如圖6所示。

圖6.LT8672對(duì)疊加交流電壓的響應(yīng)波形。

此外，在相同負(fù)載條件下，與傳統(tǒng)的肖特基二極管解決方案相比，LT8672 可有效降低傳導(dǎo)損耗。如圖7的熱圖像所示，使用LT8672的解決方案比傳統(tǒng)的基于二極管的解決方案低近60°C。它不僅提高了效率，而且消除了對(duì)笨重散熱器的需求。

汽車電子系統(tǒng)輸入端出現(xiàn)的高峰值、窄脈沖通常來(lái)自兩個(gè)來(lái)源：

當(dāng)感性負(fù)載串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，輸入電源的斷開。

影響線束分布電容和電感的負(fù)載開關(guān)過(guò)程。

圖7.熱性能比較。

其中一些脈沖可能具有高電壓峰值。例如，ISO 7632-2中定義的脈沖3a是峰值電壓超過(guò)?220 V的負(fù)尖峰，而脈沖3b在電池初始電壓之上定義了最大峰值電壓為150 V的脈沖。盡管它們具有較大的內(nèi)部阻抗和非常短的持續(xù)時(shí)間，但如果下游電子設(shè)備看到這些脈沖，它們很容易損壞。

前端安裝了兩個(gè)適當(dāng)尺寸的TVS以抑制此類尖峰。事實(shí)上，一些低能量脈沖可以通過(guò)輸入電容和寄生線電感的濾波效應(yīng)直接吸收。

圖8.LV 124 中定義的 12 V 系統(tǒng)的嚴(yán)重冷啟動(dòng)。

圖9.冷啟動(dòng)事件。

多個(gè)軌道調(diào)節(jié)器通過(guò)冷啟動(dòng)事件

LT8602為多達(dá)四個(gè)穩(wěn)壓軌（例如，5 V、3.3 V、1.8 V、1.2 V）提供緊湊型解決方案，輸入電壓范圍為5 V至42 V，適用于在冷啟動(dòng)期間不一定需要導(dǎo)通的功能。否則，對(duì)于即使在冷啟動(dòng)期間也必須運(yùn)行的功能（例如火花塞控制器或報(bào)警器），LT8603等解決方案可在低至3 V（或更低）輸入下工作。

LV 124定義了冷啟動(dòng)的最壞情況，如圖8所示。它表明最低電池電壓可以降至3.2 V，并在汽車啟動(dòng)時(shí)持續(xù)19 ms。該規(guī)范要求應(yīng)用在傳統(tǒng)（非理想二極管）解決方案中面臨電池反向保護(hù)帶來(lái)的額外二極管壓降時(shí)保持低至2.5 V的電壓。在無(wú)源二極管保護(hù)方案中，可能需要降壓-升壓穩(wěn)壓器，而不是不太復(fù)雜但效率更高的降壓穩(wěn)壓器，以提供許多微控制器通常需要的穩(wěn)定3 V電源。

LT8672控制器具有3 V V的最小輸入工作電壓巴特，使有源整流器能夠通過(guò)冷啟動(dòng)脈沖工作，輸入和輸出之間的壓降最小（20 mV）。冷啟動(dòng)事件期間的下游電源的輸入電壓不低于3 V。這允許使用具有3 V最小工作電壓和低壓差特性的降壓穩(wěn)壓器（例如LT8650S）來(lái)產(chǎn)生3 V電源。

與LT8650S一樣，許多ADI線性汽車電源IC的最小輸入電壓額定值為3 V。

圖9顯示了1.8 V電源與LT8672和傳統(tǒng)二極管的比較。降壓穩(wěn)壓器工作電壓低至3 V。如圖所示，對(duì)于傳統(tǒng)二極管，V在當(dāng)電池電壓V時(shí)，降壓穩(wěn)壓器降至接近2.7 V巴特由于二極管的高壓降，降至3.2 V，觸發(fā)下游開關(guān)穩(wěn)壓器的UVLO關(guān)斷，其1.8 V輸出崩潰。相比之下，在冷啟動(dòng)事件期間，LT8672輸出端的電壓幾乎保持不變，下游降壓穩(wěn)壓器能夠保持1.8 V輸出。

許多關(guān)鍵功能需要穩(wěn)定的5 V和3.3 V電源軌，以及低于2 V的電源軌，為模擬和數(shù)字IC中的內(nèi)容、處理器I/O和內(nèi)核供電。如果 V巴特低于其輸出或 V在（MIN），純降壓穩(wěn)壓器如果直接由V供電，將失去穩(wěn)壓巴特.但是，此類關(guān)鍵功能通常不需要太多功率，因此可以使用高度集成的緊湊型解決方案，例如6 mm×6 mm LT8603四路輸出、三路單芯片降壓轉(zhuǎn)換器和升壓控制器。

LT8603的集成升壓控制器可在低至2 V以下工作，使其成為其三個(gè)降壓穩(wěn)壓器的理想前置穩(wěn)壓器。圖10顯示了針對(duì)這些應(yīng)用的最先進(jìn)的線性功率解決方案，可以應(yīng)對(duì)冷啟動(dòng)事件。兩個(gè)高壓降壓穩(wěn)壓器由預(yù)升壓轉(zhuǎn)換器供電。當(dāng) V巴特降至8.5 V以下，升壓控制器開始開關(guān)，輸出（OUT4）調(diào)節(jié)至8 V。一旦啟動(dòng)，它可以在輸入電壓低至 3 V 的情況下保持輸出調(diào)節(jié)。因此，兩個(gè)高壓降壓穩(wěn)壓器可以穿越冷啟動(dòng)條件，同時(shí)提供恒定的5 V和3.3 V輸出，如圖11所示。一次 V巴特升壓控制器從冷啟動(dòng)恢復(fù)到8.5 V以上，僅用作二極管直通。高壓降壓器可處理V巴特高達(dá) 42 V。低壓降壓轉(zhuǎn)換器由OUT2供電，通過(guò)冷啟動(dòng)事件提供1.2 V電壓。

圖 10.LT8672 和 LT8603 解決方案可承受冷啟動(dòng)事件，這些事件可承受冷啟動(dòng)事件。

圖 11.LT8672和LT8603組合產(chǎn)生5 V和3.3 V輸出，可應(yīng)對(duì)冷啟動(dòng)事件。

超低 IQ延長(zhǎng)始終在線系統(tǒng)的電池運(yùn)行時(shí)間

對(duì)于連接到 V 的始終在線系統(tǒng)巴特對(duì)于數(shù)周或數(shù)月沒有電池充電的情況，在某些情況下，輕負(fù)載和空載效率比滿載效率更重要。超低靜態(tài)電流的線性功率系列（IQ） 器件可保持電池電量，同時(shí)承受具有挑戰(zhàn)性的瞬態(tài)條件和 3 V 至 42 V 的寬輸入電壓范圍和寬溫度范圍。為了優(yōu)化效率并在輕負(fù)載和空載時(shí)保持穩(wěn)壓，該穩(wěn)壓器具有突發(fā)模式操作功能。在突發(fā)之間，與控制輸出開關(guān)相關(guān)的所有電路都關(guān)斷，從而將輸入電源電流降低到幾微安。相比之下，典型的降壓穩(wěn)壓器可能會(huì)從V吸收數(shù)百微安的電流。?巴特空載調(diào)節(jié)時(shí)，耗盡電池的速度要快幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

給定輕負(fù)載下的突發(fā)模式效率主要受開關(guān)損耗的影響，開關(guān)損耗是開關(guān)頻率和柵極電壓的函數(shù)。由于打開和關(guān)閉 MOSFET 并保持內(nèi)部邏輯正常工作需要固定的能量，因此較低的開關(guān)頻率可降低柵極電荷損耗并提高效率。開關(guān)頻率主要由突發(fā)模式電流限值、電感值和輸出電容決定。對(duì)于給定的負(fù)載電流，增加突發(fā)電流限值允許在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)傳遞更多能量，并且相應(yīng)的開關(guān)頻率更低。對(duì)于給定的突發(fā)電流限值，較大值電感比較小的電感存儲(chǔ)更多能量，并且開關(guān)頻率也較低。出于同樣的原因，輸出電容越大，存儲(chǔ)的能量越多，放電時(shí)間越長(zhǎng)。

圖 12.低 IQLT8650S保持非常高的輕負(fù)載效率，以支持始終接通的應(yīng)用，而不會(huì)顯著耗盡電池電量。

圖12顯示了超低IQ同步降壓穩(wěn)壓器 LT8650S 采用的解決方案，可在寬輸入電壓和負(fù)載電流范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。借助集成 MOSFET，該器件可在 3.3 V 或 5 V 固定輸出電壓下提供高達(dá) 8 A 的總輸出電流。盡管整體設(shè)計(jì)和布局簡(jiǎn)單，但該轉(zhuǎn)換器包括可用于優(yōu)化電池供電系統(tǒng)中特定應(yīng)用性能的選項(xiàng)。

表1列出了低IQ單芯片穩(wěn)壓器非常適合汽車市場(chǎng)，輸入電壓高達(dá)42 V或65 V。 這些器件的典型靜態(tài)電流僅為2.5 μA，這要?dú)w功于低IQADI公司開發(fā)的技術(shù)。這些穩(wěn)壓器的最小導(dǎo)通時(shí)間為35 ns，在2 MHz開關(guān)頻率下從輸入42 V提供3.3 V輸出電壓，這在汽車行業(yè)中很常見。

靜音開關(guān)電源產(chǎn)品組合消除了 EMI 設(shè)計(jì)的復(fù)雜性

汽車應(yīng)用要求系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生可能干擾其他汽車系統(tǒng)正常運(yùn)行的電磁噪聲。例如，開關(guān)電源是高效的電源轉(zhuǎn)換器，但本質(zhì)上會(huì)產(chǎn)生可能影響其他系統(tǒng)的不受歡迎的高頻信號(hào)。開關(guān)穩(wěn)壓器噪聲發(fā)生在開關(guān)頻率及其諧波處。

紋波是出現(xiàn)在輸出電容和輸入電容上的噪聲分量。使用低 ESR 和 ESL 電容器以及低通 LC 濾波器可以降低紋波。更高頻率的噪聲成分更難解決，這是由于功率MOSFET的快速開關(guān)造成的。由于設(shè)計(jì)側(cè)重于緊湊的解決方案尺寸和高效率，工作開關(guān)頻率現(xiàn)在被推至2 MHz，以減小無(wú)源元件尺寸并避免使用可聽頻段。此外，開關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)間已縮短到納秒級(jí)，通過(guò)降低開關(guān)損耗和占空比損耗來(lái)提高效率。

封裝和PCB布局產(chǎn)生的寄生電容和電感在噪聲分布中起著重要作用，因此如果存在噪聲，則很難消除。由于開關(guān)噪聲覆蓋從數(shù)十MHz到GHz以上的域，EMI預(yù)防變得復(fù)雜。 受到此類噪聲影響的傳感器和其他儀器可能會(huì)發(fā)生故障，從而導(dǎo)致可聞噪聲或嚴(yán)重的系統(tǒng)故障。因此，已經(jīng)制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)調(diào)節(jié)EMI。最常用的是CISPR 25 Class 5，它詳細(xì)說(shuō)明了150 kHz至1 GHz頻率下的可接受限制。

在高電流下通過(guò)汽車EMI調(diào)節(jié)通常意味著復(fù)雜的設(shè)計(jì)和測(cè)試程序，包括在解決方案尺寸、總效率、可靠性和復(fù)雜性方面的許多權(quán)衡。通過(guò)減慢開關(guān)邊沿或降低開關(guān)頻率來(lái)控制EMI的傳統(tǒng)方法需要權(quán)衡取舍，例如效率降低、最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間增加以及解決方案尺寸更大。替代緩解措施，包括復(fù)雜的笨重EMI濾波器、緩沖器或金屬屏蔽，大大增加了電路板空間、元件和組裝成本，同時(shí)使熱管理和測(cè)試復(fù)雜化。

我們的靜音開關(guān)技術(shù)以創(chuàng)新的方式解決了EMI問題，在高頻、高功率電源中實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的EMI性能。第二代靜音開關(guān) 2 器件通過(guò)將熱回路電容器集成到封裝中，簡(jiǎn)化了電路板設(shè)計(jì)和制造。對(duì)于42 V/4 A LT8650S等降壓穩(wěn)壓器，熱回路由輸入電容以及頂部和底部開關(guān)組成。其他噪聲環(huán)路包括柵極驅(qū)動(dòng)電路和升壓電容充電電路。在靜音開關(guān)2器件中，熱回路和暖回路電容器集成在封裝中，并進(jìn)行了布局，以最大限度地降低EMI。這降低了最終電路板布局對(duì)EMI方程的影響，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)和制造。通過(guò)使用這些器件中集成的可選擴(kuò)頻頻率調(diào)制功能，可以進(jìn)一步降低峰值EMI，從而更容易通過(guò)嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)。

圖 13.LT8672 和 LT8650S 配置可實(shí)現(xiàn)高輸出電流。

圖13顯示低IQ，適用于汽車I/O和外設(shè)大電流應(yīng)用的低噪聲解決方案。前端的 LT8672 可保護(hù)電路免受電池反向故障和高頻交流紋波的影響，正向壓降僅為數(shù)十 mV。LT8650S的開關(guān)頻率為400 kHz，輸入范圍為3 V至40 V，通過(guò)并聯(lián)操作兩個(gè)通道，輸出能力為8 A。兩個(gè)去耦電容器放置在靠近LT8650S的輸入引腳的位置。采用靜音開關(guān)2技術(shù)，即使未安裝EMI濾波器，高頻EMI性能也非常出色。該系統(tǒng)以顯著的裕量通過(guò)了CISPR 25 5類峰值和平均限制。圖14顯示了垂直極化在30 MHz至1 GHz范圍內(nèi)的輻射EMI平均測(cè)試結(jié)果。完整的解決方案具有原理圖簡(jiǎn)單、總元件數(shù)量最少、尺寸緊湊和 EMI 性能，不受電路板布局變化的影響（圖 15）。

圖 14.LT8672 和 LT8650S EMI 性能：30 MHz 至 1 GHz。

圖 15.用于汽車電池 3.3 V 和 5 V 輸出的完整電源解決方案。

結(jié)論

汽車應(yīng)用需要低成本、高性能、可靠的電源解決方案。嚴(yán)酷的引擎蓋下環(huán)境要求電源設(shè)計(jì)人員在考慮各種潛在破壞性電氣和熱事件的情況下，制定穩(wěn)健的解決方案。連接到 12 V 電池的電子板必須經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高可靠性、緊湊的解決方案尺寸和高性能。線性電源器件目錄包括專門滿足汽車要求的創(chuàng)新解決方案：超低靜態(tài)電流、超低噪聲、低 EMI、高效率、緊湊尺寸的寬工作范圍和寬溫度范圍。通過(guò)消除復(fù)雜性，同時(shí)提高性能，線性電源解決方案縮短了電源設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了解決方案成本，并縮短了上市時(shí)間。

審核編輯：郭婷