ADAS 需要多轨 DC/DC 转换器

凌力尔特公司(现隶属 Analog Devices 公司)Tony Armstrong 电源产品部产品市场总监ADAS 基本知识

高级驾驶员辅助系统 (Advanced Driver Assistance Systems，ADAS) 有助于安全行驶，并在系统检测到来自周围物体有风险时可提醒驾驶员，无论这是什么风险 。增加 ADAS 系统是 2016 年至 2020 年汽车的主要发展趋势之一。这类系统一般提供动态功能，例如自适应巡航控制、盲点检测、车道偏离报警、打盹监视、夜视以及更多动态功能。消费者对行车安全日益关注、要求舒适行驶，政府的行车安全法规也在不断增加，这些因素都促进了 ADAS 在汽车中的增长。

大多数 ADAS 系统的核心是某种微处理器，微处理器处理来自车辆内各种传感器的所有输入，然后再对这些输入信息进一步处理，以便能够以容易辨认和理解的形式将信息提供给驾驶员。此外，这类系统通常直接由车辆的主电池供电，主电池的标称电压为 9V 至 18V，但是由于系统内的电压瞬态，有可能高达 42V，也有可能在冷车发动情况下低至 3.5V。因此很显然，所使用的任何 DC/DC 转换器都必须能够处理 3.5V 至 42V 的宽输入电压范围。

很多 ADAS 系统都需要 5V 和 3.3V 轨给各种模拟和数字 IC 组件供电，可是处理器 I/O 和内核电压会在低于 2V 的范围内。此外，还必须考虑空间和热量问题。尽管使用高压 DC/DC 转换器提供 5V 和 3.3V 轨是很常见的做法，但是用这种转换器提供低于 2V 的电压轨并不总是很切合实际，因为使用多个单输出转换器会导致解决方案尺寸过大，同时还有潜在的热量限制。一种更加适合的解决方案是使用提供多输出的单个 DC/DC 转换器。

多轨 DC/DC 转换器
由于存在这些限制，所以凌力尔特公司开发了 4 输出单片同步降压型转换器 LT8602。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，因为这类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 中所能看到的那样，其 4 通道设计整合了两个高压 2.5A 和 1.5A 通道和两个较低电压的 1.8A 通道，以提供 4 个独立的输出，并提供低至 0.8V 的电压，从而使该器件能够驱动目前可用的最低电压微处理器内核。其同步整流拓扑提供高达 94% 的效率，同时突发模式 (Burst Mode®) 运行在无负载备用情况下保持静态电流低于 30µA (所有通道均接通)，从而使该器件非常适合始终接通系统。

图 1：提供 5V、3.3V、1.8V 和 1.2V 输出的 LT8602 原理图

LT8602 的开关频率可设定在 250kHz 至 2MHz 范围，并可在这个范围内同步。其 60ns 最短接通时间允许在高压通道上以 2MHz 开关频率实现 16VIN 至 2.0VOUT 降压转换。当高压 VOUT2 通道为两个低压通道 (VOUT3 和 VOUT4) 馈电时，这两个低压通道可以提供低至 0.8V 的输出，同时可以 2MHz 频率切换，从而可构成一种占板面积非常紧凑(约 25mm x 25mm) 的 4 输出解决方案。