背景信息

到2020年，ADAS市场预计将达到600亿美元[数据来源：联合市场研究]。这意味着，在2014年到2020年这个时间段内，年复合增长率为22.8％显然，这对半导体产品而言，意味着巨大的机会！

ADAS是“高级驾驶员辅助系统（先进驾驶AssistanceSystems）”的英文首字母缩略语，在今天的很多新型汽车中都能经常见到。这类系统常常方便了安全驾驶，如果系统检测到来自周围物体的风险，例如不守规矩的行人，骑行者甚至处于不安全行驶方向的其他车辆，就会向驾驶员发出警报。此外，这类系统通常还会提供动态功能，例如自适应巡航控制，盲点检测，车道偏离警告，驾驶员犯困监视，自动刹车，牵引力控制和夜视。因此，在当前这10年的后半段，消费者对安全的日益关注，对驾驶舒适度的需求以及不断增加的政府安全法规，成了汽车ADAS增长的主要驱动力。

这种增长的到来必然伴随着对这个行业的挑战，其中包括价格压力，通货膨胀，测试这类系统的复杂性和困难。此外，欧洲是最具创新性的汽车市场之一，这一点应该不足为奇，因此，欧洲已经看到，ADAS正大举进入市场，欧洲汽车行业的客户在大量采用ADAS。不过，美国和日本汽车制造商也没有很落后。汽车行业的最终目标是，提供无人坐在方向盘后面的自动驾驶汽车！

系统带来的挑战

一般而言，ADAS系统中包括某种处理器，以收集来自汽车中无数传感器的输入数据，然后处理这些数据，以便能够以容易理解的方式方便地提供给驾驶员。此外，这类系统通常直接由汽车的主电池供电，其标称电压为9V至18V，不过由于系统中的电压瞬态而可能高达42V，以及在冷车发动情况下可能低至3.5V。因此，很显然的是，这类系统中的任何DC / DC转换器最低限度都必须能够应对3.5V至42V的宽输入电压范围。

很多ADAS系统都是用5V和3.3V轨给各种模拟和数字IC产品供电，然而，通常使用的处理器I / O及内核电压的运行要求却处于低于2V的范围，而且有可能低至0.8V。此外，这类系统常常安装在汽车中某一空间和散热都受限的地方，因此限制了可用于冷却用途的散热器的使用。尽管人们普遍使用高压DC / DC转换器直接从电池产生5V和3.3V电源轨，但是在今天的ADAS系统中，开关稳压器还必须以2MHz的或更高的频率切换，而不是过去低于500kHz的的开关频率。这种变换背后的关键驱动力是，需要占板面积更小的解决方案，同时保持高于AM频段，以避免任何潜在的干扰。

最后，似乎设计师的任务还不够复杂，他们还必须确保ADAS系统符合汽车中的各种抗噪声标准要求。在汽车环境中，对有些区域，低热耗散和高效率是很重要的，在这些区域，开关稳压器正在取代线性稳压器。此外，开关稳压器一般是输入电源总线上的第一个有源组件，因此对整个转换器电路的EMI性能有很大的影响。

有两种类型的EMI辐射：。传导型和辐射型传导型辐射依赖连接产品的导线和走线既然这种噪声局限于设计中的特定端子或连接器处，那么如之前已经提到的那样，通过良好的布局或滤波器设计，常常在开发过程相对较早的阶段，就能够确保符合传导型辐射要求。

然而，辐射型辐射就完全是另外一回事了。电路板上携带电流的所有东西都辐射一个电磁场。电路板上的每一条走线都是一个天线，每一个铜平面都是一个谐振器。除了纯粹的正弦波或DC电压，任何信号都产生遍布信号频谱的噪声。即使经过了仔细设计，在系统经过测试之前，电源设计师仍然从来无法确知辐射型辐射将会多严重。而且，在设计从根本上完成之前，无法正式进行辐射型辐射测试。

滤波器常常用来衰减某一频率或某一频率范围的噪声强度以降低EMI。通过增加金属屏蔽和磁性屏蔽，可以衰减通过空间（辐射型）传播的那部分能量。通过增加铁氧体珠和其他滤波器，可以控制依赖PCB走线（传导型）的那部分能量.EMI无法完全消除，但是可以衰减到一个其他通信和数字组件可以接受的水平。此外，几个监管机构也要求执行一些标准，以确保符合EMI要求。

与通孔式组件相比，采用表面贴装技术的新式输入滤波器组件的性能更高。然而，这种改进的速度慢于开关稳压器开关工作频率提高的速度。开关转换速度提高，会使效率提高，最短接通和断开时间缩短，但是谐波分量增大了。开关频率每增大一倍，在开关容量和转换时间等所有其他参数保持恒定时，EMI恶化6分贝。宽带EMI的表现就像一个一阶高通滤波器，如果开关频率提高10倍，辐射就增大20分贝。

熟练的PCB设计师将设计很小的热环路，并使用尽可能靠近有源层的屏蔽接地层。然而，在去耦组件中存储充足能量所需的器件引脚布局，封装结构，热设计要求和封装尺寸决定了热环路的最小尺寸。使问题更加复杂的是，在典型的平面印刷电路板中，走线之间高于30MHz的的磁性或变压器型耦合将全面减弱滤波器的作用，因为谐波频率越高，不想要的磁耦合就变得越有效。

具低EMI / EMC辐射的双DC / DC转换器

由于上述的应用限制，凌力尔特公司（最近已被ADI收购）开发了LT8650S，这是一款能接受高输入电压的双输出单片同步降压型转换器，具很低的EMI / EMC辐射其3V至42V输入电压范围使该器件非常适合包括ADAS在内的汽车应用，汽车应用必须稳定通过最低输入电压低至3V的冷车发动和停 - 启情况，以及超过40V的负载突降瞬态。正如在图1中能看到的那样，这是一款双通道设计，由两个高压4A通道组成，提供低至0.8V的电压，从而使该器件能够驱动目前可用和电压最低的微处理器内核。其同步整流拓扑在2MHz的开关频率时提供高达94.4％的效率，而突发模式突发模式）运行在无负载备用条件下保持静态电流低于6.2μA（两个通道都接通），从而使该器件非常适合始终保持接通系统。

图1：LT8650S原理图─在2MHz的时提供5V / 5A和3.3V / 4A输出

LT8650S的开关频率可以设定在300kHz的至3MHz的范围内，并可同步至这一范围。其40ns的最短接通时间允许在高压通道以2MHz的开关频率进行16VIN至2.0VOUT降压转换。其独特的静音切换®2架构使用两个内部输入电容器以及内部BST和INTVCC电容器，以最大限度减小热环路面积.LT8650S的设计兼具控制良好的开关边沿和一种具整体接地平面的内部结构，并用铜柱代替了接合线，因此显着降低了EMI / EMC辐射。参见图2以了解辐射输出特性。这种改进的EMI / EMC性能对电路板布局不敏感，从而简化了设计并降低了风险，甚至在使用两层PC板时也不例外.LT8650S在整个负载范围内以2MHz的开关频率切换时，能够非常容易地满足汽车CISPR 25 5级峰值EMI限制。扩展频谱频率调制也可用来进一步降低EMI水平。

图2：LT8650S的辐射EMI图

LT8650S使用内部顶部和底部高效率电源开关，单个芯片内集成了必要的升压二极管，振荡器，控制和逻辑电路。低纹波突发模式运行在低输出电流时保持高效率，同时保持输出纹波低于10mVp-p。最后，LT8650S采用小型耐热性能增强型4毫米x 6mm的32引脚LGA封装。

结论

可以毫无疑问地说，ADAS系统在汽车市场的渗透将不会很快结束。此外，很显然的是，找到一种满足所有必要的性能标准以不对ADAS系统造成干扰的电源转换器件，不是一项简单的任务。幸运的是，对这类系统的设计师而言，凌力尔特公司（现隶属ADI公司）的电源产品部提供了“同类最佳”的电源转换器，这些转换器极大地简化了这些设计师的任务，同时无需复杂的布局或设计方法，就可为设计师们提供需要的所有性能。