本文介绍了两种控制器的应用电路。效率、温度和排放测试结果表明，LT8638S 和 LT8648S 是为快速发展的 ADAS 系统提供动力的理想选择。.
引言：
高级驾驶辅助系统 (ADAS) 在汽车领域扮演着日益重要的角色，通过最大限度地减少人为错误来提升驾驶员和道路安全。早期的 ADAS 系统仅集成单一的自动驾驶辅助功能，例如使用雷达传感器的自适应巡航控制。目前，汽车中正在添加更多 ADAS 功能，例如自动紧急泊车、盲点监测、行人/车辆警报和避让、车道偏离预警和辅助等等。ADAS 的发展意味着，由于传感器和摄像头数量的增加、强大的实时数据处理和计算能力以及极高的通信速度，这些新型车辆的功耗比以往任何时候都更高。例如，第一代 ADAS SoC（系统级芯片），如 2008 年的 Mobileye EyeQ，功耗仅为 2 至 3 瓦。而较新的 ADAS SoC，如 NVIDIA® Xavier™，由于其强大的数据处理和计算能力，功耗则高达 20 至 30 瓦甚至更高。ADAS 由 12V 电池供电。该电压首先被转换为 5V 或 3.3V 的中间电压，然后再转换为 SoC 内核、接口、外设等所需的各种较低电压。由于 ADAS SoC 的功耗增加，中间转换器必须能够提供 10A 或更大的电流以满足这一要求。
图2. 图1所示电路的效率和温升
传统设计大电流中间电源的方案是使用降压控制器。然而，由于需要外部 MOSFET，该方案的整体尺寸较大。因此，难以将电源安装在空间有限的场所，而这正是汽车 ADAS 应用中常见的情况。车辆开关电源的另一个关注点是电磁辐射。电源必须符合汽车行业对辐射和传导电磁辐射的严格限制。更高的功耗使得满足这些电磁辐射标准更加困难。为了满足功耗、尺寸和电磁辐射方面的限制，ADI 公司开发了两款 42V 单片静音开关稳压器：LT8638S 和 LT8648S。.
图 3. LT8638S 在 12 V 输入和 10 A 负载下的开关边沿。.
基于 LT8638S 的紧凑型 10A/12A 电源解决方案。LT8638S
是一款单通道 42V、10A 降压稳压器，将所有控制电路和 MOSFET 集成在 4mm × 5mm 的 LQFN 封装中。其输出电流可在短时间内达到 12A。LT8638S 是 10A 中间电源轨的理想选择。
图 1 显示了 5 V/10 A LT8638S 的典型电路原理图。LT8638S 稳压器的开关频率可在 200 kHz 至 3 MHz 之间调节。表 1 列出了 LT8638S 电路在 400 kHz 和 2 MHz 频率下的主要元件。图 2 分别显示了 LT8638S 在 DC2929A 演示板上于 400 kHz 和 2 MHz 频率下的效率和温升。
对比 LT8638S 的 400 kHz 电路和 2 MHz 电路，400 kHz 电路的电感尺寸是 2 MHz 电路的 2.5 倍，输出电容尺寸是 2 MHz 电路的 3 倍。因此，在对尺寸和成本要求较高的应用中，2 MHz 开关频率更为理想。电源设计工程师不使用 2 MHz 开关频率的主要原因是效率和散热性能，因为更高的开关频率会导致开关损耗显著增加。如图 3 所示，LT8638S 通过其快速的开关边沿最大限度地降低开关损耗，从而消除了这些问题。如图 2 所示，在 2 MHz 开关频率下，输出功率为 50 W 时，LT8638S 的温度仅升高了 60°C。对于 10 A 的负载，2 MHz 和 400 kHz 之间的效率差异在 1.5% 以内。
图 4. 基于 LT8638S 的电路，具有极低的 EMI 水平。.
快速开关边沿有利于在高开关频率下提高效率，但会加剧电磁干扰 (EMI)。LT8638S 采用静音开关架构，使其能够在更小的封装尺寸内实现快速开关边沿和显著降低的 EMI。图 4 显示了一个使用 2 MHz LT8638A 的电路，该电路展现出极低的 EMI。为了获得最佳 EMI 水平，通过将 SYNC/MODE 引脚连接到 INTVCC 引脚，稳压器以扩频模式运行。图 5 显示了图 4 所示电路中 LT8638S 的电磁干扰，测试配置符合 CISPR 25 标准。红线代表 CISPR 25 5 类设定的限值，这是汽车行业最严格的电磁干扰规范。如图 4 所示，LT8638S 仅需少量额外元件即可构成输入滤波器，满足 CISPR 25 5 类标准的严格最大值和平均值限制。
开关频率 400 kHz 2 MHz
L1 3.3 µH (10 mm × 11.3 mm × 10 mm) 0.56 µH (6.36 mm × 6.56 mm × 6.1 mm)
COUT 47 µF × 3 47 µF × 1
Rt 105 kΩ 16.9 kΩ
Rc 9.31 kΩ 13.7 kΩ
Cc 820 pF 220 pF
CPL 33 pF 10 pF
图 5 显示了图 4 所示电路的辐射和传导电磁干扰（输入 12 V，输出电压 3.3 V，电流 10 A）。
基于 LT8648S 的高电流单片电源解决方案。
复杂的 ADAS 系统需要多个 SoC，以及一系列摄像头和传感器。例如，免提 ADAS 系统可能包含多个高功率芯片和多达 11 个摄像头。LT8648S 的输出电流高于 LT8638S，能够为这些更复杂的 ADAS 系统提供所需的中级电源。作为一款 42 V、15 A 的单片降压稳压器，LT8648S 的输出电流和功率接近于使用外部 MOSFET 的功率控制器解决方案。通过并联多个 LT8648S 单元，可以进一步提高其电流供应能力。
图 6 显示了采用两个并联 LT8648S 器件的 2 MHz、3.3 V/25 A 电路。两个 LT8648S 稳压器共用输入和输出。EN/UV 和 SS 引脚连接，以确保两个稳压器同时导通且输出斜率相同。LT8648S 采用峰值电流模式控制，将误差放大器的输出电压 (VC) 与负载电流关联起来。通过连接 VC 和 FB 引脚，两个并联的 LT8648S 稳压器无需额外电路即可实现良好的电流平衡。U1 LT8648S 的 CLKOUT 引脚连接到 U2 LT8648S 的 SYNC/MODE 引脚。这种连接使两个 LT8648S 稳压器同步，并具有 180° 的相移。
图 7 显示了图 6 所示电路的效率和温升。U1 和 U2 的温度几乎相同，表明在此并联应用中电流平衡良好。高开关频率和外部补偿使得电路能够快速响应瞬态信号。图 8 显示了图 6 所示电路的负载瞬态响应。
图 7 显示了图 6 所示电路的效率和温升。
结论
本文介绍了两款大电流、42V 单片静音开关稳压器：LT8638S 和 LT8648S。它们具有出色的效率和超低的辐射，消除了汽车应用严苛环境下的热效应和电磁干扰问题。
LT8638S 和 LT8648S 集成了 MOSFET，为快速增长的汽车 ADAS 系统所需的高中电流电源提供了一种小型化解决方案。.
关于作者
程颖女士是美国加州圣克拉拉市亚德诺半导体公司工业与多元市场事业部电源产品应用工程师，自2010年起在该公司工作。她目前主要负责非隔离式单片降压转换器相关应用的研究。程颖女士在电源管理领域的研究兴趣包括高性能、高效率的电源转换器和稳压器，以及在汽车、电信、医疗和工业应用中的高功率密度和低电磁干扰（EMI）解决方案。程颖女士拥有上海交通大学电气工程学士学位和美国密苏里州罗拉市密苏里科技大学（原密苏里大学罗拉分校）电气工程博士学位。她的邮箱地址是：
图 8. 图 6 所示电路在 10 A 至 20 A 电流下的瞬态负载响应.
