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汽车设计需要低EMI同步降压型转换器

Jeff Gruetter?? 凌力尔特公司产品市场工程师?? 2015年05月22日 ?? 收藏0

由于汽车中持续增加电子系统以提高安全性、舒适性、效率和性能，同时最大限度减少有害尾气排放，因此汽车需要物理尺寸更小、功率大得多的电源解决方案就不足为奇了。另外，随着汽车中 EMI 敏感系统的激增，降低开关电源的 EMI 是至关重要，这些都给开关稳压器 IC的设计带来了更多的挑战。根据市场研究机构Strategy Analytics的调查指出，未来 7 年，这些需求将使半导体器件以每年 5% 的平均年复合增长率 (CAAGR) 增长，到 2021 年，总体市场规模将超过 410 亿美元，而 2014 年这一数字为 289 亿美元，其中，超过 40% 的收入将来自于对微控制器和电源半导体器件的需求。

同时，Strategy Analytics 对汽车中电子系统的增长提供了非常量化的预测，不过更有趣的是，在这种增长中，电源 IC 发挥了重要的作用，这类新型电源 IC 设计必须具备以下特点：

(1)在很宽的电压范围内提供可靠的性能，包括处理超过 36V 的瞬态

(2)具有超低电磁干扰 (EMI) 辐射

(3)提供最高效率以最大限度减少过热问题和优化电池运行时间

(4)解决方案占板面积最小，需要非常大的功率密度以及 2MHz 或更高的开关频率，以保持开关噪声落在 AM 无线电频段以外，同时保持解决方案占板面积非常小

(5)具有超低静态电流 (<10μA) 以实现始终保持接通系统 (例如安保、环境控制和信息娱乐系统) 在引擎 (交流发电机) 不运转的情况下维持工作状态，且不会消耗汽车的电池电量

提高电源 IC 性能的目的是，实现日益复杂和大量的电子系统设计。在汽车的每一个方面都能看到驱动这种增长的应用，例如，新型安全行车系统，这包括车道监视、自适应安全行车控制、自动转向和前灯调光。信息娱乐系统 (车载多媒体系统) 也在持续演变，在一个已经很拥挤的空间中容纳了越来越多的功能，该系统还必须支持日益增加的云应用。先进的引擎管理系统具备停 / 启系统和大量采用电子产品的变速器和引擎控制系统，还有旨在同时提高性能、行车安全和舒适度的传动系统以及底盘管理系统。十年前，这些系统仅出现在高端豪华型汽车中，但今天在每个制造商的汽车中都属于常见系统，这进一步加速了汽车电源 IC 的增长。图 1 显示了目前汽车中通常能够见到的大量电子系统。

图 1 汽车中的电子系统在激增