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車載信息娛樂系統(tǒng)中電源的關(guān)鍵性能(上)

發(fā)布時間:2021-11-05 來源:芯源系統(tǒng) 責任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】車機的典型電源架構(gòu)如下圖所示,一般而言,采用一級LDO給系統(tǒng)MCU和CAN模塊供電,用于系統(tǒng)的監(jiān)測和喚醒;會采用兩顆一級DCDC,分別用于給主處理器核心板供電以及其他的諸如串行/解串器/tuner IC等外設(shè)模塊供電;會單獨用一個供電單元給攝像頭模組供電;此外車機上還有前面板的USB充電電源芯片。


汽車車載信息娛樂系統(tǒng),又稱車機,是基于車身總線系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)而形成的車載綜合信息處理系統(tǒng)。


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近年來,隨著人們對駕駛、信息、娛樂、安全等方面需求的提升,車機的集成化模塊化程度越來越高。這為車機系統(tǒng)的研發(fā)帶來新的挑戰(zhàn),其中電源的設(shè)計便首當其沖。


車機的典型電源架構(gòu)如下圖所示,一般而言,采用一級LDO給系統(tǒng)MCU和CAN模塊供電,用于系統(tǒng)的監(jiān)測和喚醒;會采用兩顆一級DCDC,分別用于給主處理器核心板供電以及其他的諸如串行/解串器/tuner IC等外設(shè)模塊供電;會單獨用一個供電單元給攝像頭模組供電;此外車機上還有前面板的USB充電電源芯片。


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下面我們來看一下車機系統(tǒng)中電源選型的幾個關(guān)鍵性能吧。


今天給大家?guī)淼氖擒囕d信息娛樂系統(tǒng)中電源的關(guān)鍵性能上篇,我們首先來看看一級電源和二級電源的關(guān)鍵特性。


如何選擇一個完美的一級供電電源?


系統(tǒng)一級供電電源直接連接車載蓄電池,其重要性不言而喻。


一方面,它需要承受來自車載蓄電池上的各種極端瞬態(tài)工況,比如ISO7637-電源線瞬態(tài)干擾抗擾測試;另一方面,還需要滿足相應(yīng)的EMI測試標準,避免設(shè)備本身對蓄電池上的其他設(shè)備產(chǎn)生干擾。


針對這些基本要求,MPS公司的MPQ4436A具有如下卓越的性能:


01 基本的特性


●     寬輸出電壓范圍 3.3V-45V

●     6A連續(xù)輸出電流

●     18uA靜態(tài)電流

●     內(nèi)置48/20 mOhm MOSFET

●     支持FSS

●     支持AECQ-100


02 更強的抗電源線干擾能力


輸入電壓范圍支持ABS最高50V耐壓。對于ISO7637中規(guī)定的Pulse5a/b(Load Dump)測試,在濾波之后,對于濾波后的殘壓留有較大的安全裕量;輸入電壓低至3.3V,對于ISO7637中規(guī)定的Pulse4(Cold Crank)測試,支持更寬的工作電壓范圍。


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MPQ4436A 3.3V~45V 的工作電壓,可以更加輕松的通過ISO7637 pulse 5 load dump和 pulse 4 cold 測試。


03 優(yōu)秀的EMI性能


MPQ4436A在芯片設(shè)計時充分考慮EMI的優(yōu)化,具體做了如下幾個措施:


具有開關(guān)頻率展頻技術(shù)


開關(guān)頻率展頻功能是改善大電流DCDC的EMI的方法之一,MPQ4436A通過在開關(guān)頻率點附近加入±10%的頻率抖動,大大降低開關(guān)頻率處的EMI輻射能量。


對稱的引腳封裝設(shè)計


MPQ4436A采用對稱的引腳封裝設(shè)計,高頻回路VIN和GND分布非常合理,對稱放置高頻電容即可形成磁場抵消效應(yīng)。


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采用flipchip封裝技術(shù)


采用flipchip封裝,寄生的電感更小,寄生的的電感產(chǎn)生spike更低,進一步優(yōu)化EMI。


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采用以上技術(shù),不需要共模電感和屏蔽罩的條件下,評估板MPQ4436A可以直接通過CISPR25 class5的測試標準。


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04 更緊湊的封裝和良好的散熱性能


MPQ4436A具有QFN 4x4mm封裝, 相比于MPQ2918降壓型控制器而言,省去了2個MOS和一個采樣電阻,整體布板面積降低40%。在小封裝條件下,MPQ4436A具有良好的散熱特性,12V->5V@6A條件下,溫升36°。


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05 支持兩片MPQ4436A錯相并聯(lián)


車機應(yīng)用中,很多時候需要大電流,平臺設(shè)計,MPQ4436A為這種應(yīng)用提供便利。MPQ4436A支持多項并聯(lián),采用兩片MPQ4436A錯相180°輸出,增加輸出功率的同時,由于其輸入紋波電流錯相后相互疊加,改善了輸入電流斷續(xù)的問題,將進一步降低EMI。


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二級供電電源應(yīng)該具備什么特性?


二級電源一般給系統(tǒng)中解串器/串行器/調(diào)制IC/存儲等外設(shè)供電,這些外設(shè)供電電源軌較多,有時還具有上電下電時序要求,這也為二級供電電源設(shè)計提出了挑戰(zhàn)。


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針對上述特性,MPS公司的MPQ2166A具有以下特性:


01 更緊湊的封裝和對稱的布局


MPQ2166A是緊湊型二合一降壓DCDC,QFN2x3/QFM2.5X3.5小型化封裝,最高支持3MHz開關(guān)頻率,進一步降低外圍電感電容的體積。

對稱的引腳分布,對稱工整的PCB布局,同時具有兩路錯相180°的特性,這些有利于EMI的降低。


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02 更利于多電源軌設(shè)計


兩路BUCK具有相互獨立的EN/SS/PG,便于編輯電源的上電時序,同時便于監(jiān)控每一路電源狀態(tài)。


針對有的電源軌電流大,有點電源軌電流小,MPQ2166A的兩路電流分配靈活,可自由分配成2A/2A和3A/1A,通用性極強。


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