近年來，各種車載應(yīng)用已在汽車上安裝使用，但這給工程師設(shè)計電源電路帶來了許多挑戰(zhàn)。工程師需要在短時間內(nèi)解決各種設(shè)計問題，如降低噪聲、減少電路面積、降低功耗以及使器件符合 ASIL 標準等。針對這些問題，可使用由 ADI (Maxim) 的電源集成電路。本文將介紹汽車應(yīng)用電源電路中的典型挑戰(zhàn)、用于汽車應(yīng)用的 ADI (Maxim) 電源 IC 特性以及推薦產(chǎn)品。

汽車應(yīng)用電源設(shè)計問題

抑制噪音

隨著電氣化、自動駕駛和 ADAS (高級駕駛輔助系統(tǒng)) 等技術(shù)的迅速普及，從儀表到駕駛控制的車載應(yīng)用不斷增加，且它們與人類生活直接相關(guān)，因此車載應(yīng)用需要具備高安全性和可靠性。在這種情況下，如何抑制噪聲就成為電源設(shè)計中的一個主要問題。

汽車應(yīng)用具有非常嚴格的標準，例如 CISPR25，它可避免因噪聲引起的故障。ADI (Maxim) 電源 IC 結(jié)合了多種技術(shù)來降低 EMI 噪聲，如下圖 (圖1) 所示，內(nèi)部布線采用了倒裝芯片結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的焊線連接。由于不再需要受高噪聲影響的導(dǎo)線，ADI (Maxim) 電源 IC 即使在高開關(guān)頻率下也可以降低噪聲。

圖1 內(nèi)部布線采用倒裝芯片結(jié)構(gòu)

下圖 (圖2) 為 MAX2040x 系列封裝結(jié)構(gòu)圖，在封裝內(nèi)部，輸入 (SUP) 和接地 (PGND) 具有對稱結(jié)構(gòu)，可有效抑制 EMI 噪聲。此外它還通過使用擴頻技術(shù)來降低 EMI，它的最小導(dǎo)通時間很短，可在 2MHz 的開關(guān)頻率下運行，通過使用 ADI (Maxim) 電源 IC，可以有效解決噪聲問題。

圖2 MAX2040x 系列封裝結(jié)構(gòu)圖

小型化

汽車應(yīng)用電源設(shè)計另一個主要挑戰(zhàn)是電源電路的小型化問題。近年來，受汽車應(yīng)用小型化趨勢的影響，電源電路的安裝空間變得越來越小。電源電路由電源 IC 、電感、電阻、電容等多個元件組成，在進行小型化設(shè)計時，必須綜合考慮包括外圍元件的電路面積、元件數(shù)量、功率密度、發(fā)熱量、成本等因素。ADI (Maxim) 電源 IC 解決方案與典型電源 IC 相比，空間面積減少了大約 60%。促成這一目標實現(xiàn)的技術(shù)之一是采用了 90nm 工藝芯片尺寸來提高功率密度，倒裝芯片結(jié)構(gòu)也有助于封裝的小型化。

另外 ADI (Maxim) 電源 IC 內(nèi)置 FET 具有出色的響應(yīng)能力和低導(dǎo)通電阻，這可以減少輸出電容器和溫度控制裝置等外圍元件，還提供固定輸出和固定頻率選項，從而減少外部元件數(shù)量。總而言之，如下圖 (圖3) 所示，ADI (Maxim) 電源 IC 可顯著縮小電源電路的整體尺寸。

圖3 ADI (Maxim) 電源 IC 顯著縮小電源電路尺寸

ADI (Maxim) 電源 IC 系列產(chǎn)品

高擴展性 P90 系列：MAX20404/5/6、MAX20408/10

接下來將具體介紹 ADI (Maxim) 推薦用于汽車電源電路設(shè)計的 IC 解決方案，它們都有助于解決降低噪音和小型化等關(guān)鍵問題。P90 系列，如 MAX20404/5/6 和 MAX20408/10 等 90nm 工藝器件，因其高擴展性而極具吸引力，下圖 (圖4) 顯示了 MAX20404/5/6 的主要特性。

ADI 具有豐富的產(chǎn)品陣容，相同的基底面可支持 4、5、6、8 和 10A 的廣泛電流范圍，這些器件常用于汽車初級電源 (12V 系統(tǒng))。近年來，由于企業(yè)需要將產(chǎn)品快速推向市場，使得工程師的設(shè)計時間變得極為緊張。通過采用高度可擴展的 P90 系列產(chǎn)品，可為多種應(yīng)用部署具有通用尺寸的電源電路，也可以轉(zhuǎn)移設(shè)計資產(chǎn)能力，從而縮短開發(fā)時間、降低成本，并提高設(shè)計靈活性。

圖4 MAX20404/5/6 的主要特性

具有 3.5μA 超低Iq：MAX25231/232/223、MAX20075D/6D/7/9

作為超低 Iq 系列發(fā)布的 MAX25231/232/223 和 MAX20075D/6D/7/9，可顯著降低功耗，它們被廣泛應(yīng)用于低功耗需求的汽車應(yīng)用中。由于車載應(yīng)用內(nèi)部配備了各種控制板，每個功能都有功耗限制，這往往成為 OEM 產(chǎn)品的一大挑戰(zhàn)，因此靜態(tài)電流 (Iq) 值是關(guān)鍵的考慮因素之一。超低 Iq 系列器件，包括 MAX20075，提供 3.5μA 的極低 Iq 值，關(guān)注 OEM 產(chǎn)品功耗限制的工程師可加以考慮，下圖 (圖5) 為 MAX20075D/6D/7/9 主要特性：

圖5 MAX20075D/6D/7/9 主要特性

符合 ASIL 標準：MAX20411 和 MAX20011

MAX20411 和 MAX20011 符合 ASIL-D 汽車安全標準。Maxim 的加入，使 ADI 符合 ASIL 標準的電源 IC 產(chǎn)品陣容更加強大，它們是汽車信息娛樂系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、ADAS ECU、逆變器和攝像頭模塊的理想選擇，非常適合汽車信息娛樂系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、ADAS ECU 、逆變器和攝像頭模塊等。

ADI (Maxim) ASIL 電源陣容不僅實現(xiàn)了電源 IC 中的一般保護功能，還有各種監(jiān)控功能和自診斷所需的功能，這是一款可滿足 ASIL 嚴格安全要求標準的電源 IC。本文所介紹的 ADI (Maxim) 電源 IC 非常適合解決汽車應(yīng)用電源電路設(shè)計問題，并且所推出的每種器件均提供評估板。

應(yīng)用實例

ADAS (高級駕駛輔助系統(tǒng))

車載攝像頭模塊

電動汽車

審核編輯：劉清