什么是二級電源？使用ADI二級電源的好處

引言

近年來，由于汽車技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境的變化，包括電動汽車 (EV)、高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、自動駕駛 (AD) 和出于安全目的的 ECU 集成，與傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)相比，汽車行業(yè)進入了一個重大變化的時期。伴隨著這一重大轉(zhuǎn)變，安裝在單輛汽車中的半導(dǎo)體數(shù)量也在逐年增加，并且隨著 MCU 和 SoC 處理能力的提高，功耗也正在向更高的方向轉(zhuǎn)變。在這種情況下，許多工程師在汽車 ECU 的設(shè)計中可能會遇到以下問題：

雖然在冷卻和散熱機制方面花費大量時間，但包括外圍元件在內(nèi)的電路板尺寸依舊很大。

為了應(yīng)對更大電流帶來的噪聲，設(shè)計和評估工作的工時變得龐大。

使用大功率電源時會產(chǎn)生發(fā)熱，但冷卻和散熱機制又難以處理。

越來越多的噪聲過濾組件被添加到降噪系統(tǒng)中。

ADI 的二級電源可為上述此類問題提供解決方案，本文將介紹 ADI 一款配備靜音切換功能的二級電源，它有助于減少隨著 MCU/SoC 功率增加而產(chǎn)生的發(fā)熱、降低尺寸和實現(xiàn)低 EMI，而這也正是汽車 ECU 的主要設(shè)計問題。有關(guān) ADI 靜音開關(guān)、低 EMI 開關(guān)穩(wěn)壓器的詳細信息，可查看：《符合 CISPR25 Class 5 要求！ADI 用于簡化車內(nèi) ECU 噪聲設(shè)計的 Silent Switcher 技術(shù)》。

什么是二級電源？

二級電源中的二級一般是指從車載電池開始算起的第二級以后的電源，使用其他穩(wěn)壓器降壓作為輸入的電源，而不是直接從車載電池輸入的穩(wěn)壓器，稱為二級電源。ADI 的二級電源提供各種低電壓輸入和高輸出電流產(chǎn)品。接下來我們將以代表產(chǎn)品 LTC3311S 為例，介紹使用 ADI 二級電源的好處。

轉(zhuǎn)換效率高，解決發(fā)熱問題

就開關(guān)穩(wěn)壓器而言，電源 IC 產(chǎn)生的熱量大部分是由于電源本身的轉(zhuǎn)換效率造成的，所以選擇高轉(zhuǎn)換效率的電源 IC 是克服發(fā)熱問題最重要的一步。如下圖 (圖1) 所示，ADI 的二級電源轉(zhuǎn)換效率高達 92% 以上，因此在需要高功率的應(yīng)用中，可實現(xiàn)大功率的轉(zhuǎn)換，同時減少熱量產(chǎn)生。

圖1 LTC3311S 的高轉(zhuǎn)換效率

可滿足嚴格尺寸要求的兩大特點

封裝小，外圍元件少

隨著整車電動化程度的提高，對汽車 ECU 尺寸的要求逐年增加，同時電路板的尺寸問題也成為一大設(shè)計要點。ADI 的二級電源可在保持較小封裝尺寸的同時，采用極少的外圍元件進行簡單設(shè)計。下圖 (圖2) 為 LTC3311S 的封裝圖，其采用緊湊型 3mm x 3mm LQFN 封裝，在保持緊湊尺寸的同時可輸出高達 12.5A 的電流。

圖2 LTC3311S 小型封裝

業(yè)界領(lǐng)先的高速開關(guān)頻率

除上所述外，LTC3311S 還能以高達 10Mhz 的業(yè)界領(lǐng)先開關(guān)頻率進行驅(qū)動。通過提高開關(guān)頻率，Vout 電容和電感可以選擇電容值和尺寸更小的元件，如下圖 (圖3) 所示，這不僅降低了外圍元件的單位成本和元件數(shù)量，還減少了設(shè)計工時。

圖3 有助于降低外圍元件的成本

下圖 (圖4) 為 LTC3311S 演示板的平面圖，可以看到包括外圍元件在內(nèi)，其尺寸可控制在一個 1 平方厘米的正方形中。如下 LTC3311S 演示板出廠設(shè)置的開關(guān)頻率為 2MHz 驅(qū)動，但通過將頻率更改為 10Mhz，可以進一步減小電感和 Vout 電容的電容，從而將整體尺寸減少到小于 1 平方厘米。

圖4 LTC3311S 演示板平面圖

ADI 大電流二級電源產(chǎn)品系列

ADI 有一系列具有大電流輸出能力的二級電源，可滿足 ECU 的大電流需求，它還具有多相連接功能，適用于超過 20A 的高電流系統(tǒng)。如下圖 (圖5) 所示，如果使用 4 片 LTC3311S 并將它們連接到 PGOOD 引腳、MODE/SYNC 引腳和 ITH 引腳，則可以輸出 Iout 50A。

圖5 LTC3311S 多相連接

下圖 (圖6) 為 ADI 二級電源產(chǎn)品陣容，ADI 擁有豐富的大電流輸出二級電源產(chǎn)品陣容，并且作為 ADI 的主要產(chǎn)品，新器件正在陸續(xù)發(fā)布。

圖6 ADI 的二級電源產(chǎn)品陣容

總結(jié)

本文為大家介紹了 ADI 配備靜音切換功能的二級電源，并以 LTC3311S 為例介紹其相關(guān)功能優(yōu)勢以及產(chǎn)品系列。

審核編輯：湯梓紅