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车载信息娱乐系统中电源的关键性能(上)

发布时间:2021-11-05 来源:芯源系统 责任编辑:wenwei

【导读】车机的典型电源架构如下图所示,一般而言,采用一级LDO给系统MCU和CAN模块供电,用于系统的监测和唤醒;会采用两颗一级DCDC,分别用于给主处理器核心板供电以及其他的诸如串行/解串器/tuner IC等外设模块供电;会单独用一个供电单元给摄像头模组供电;此外车机上还有前面板的USB充电电源芯片。


汽车车载信息娱乐系统,又称车机,是基于车身总线系统和互联网服务而形成的车载综合信息处理系统。


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近年来,随着人们对驾驶、信息、娱乐、安全等方面需求的提升,车机的集成化模块化程度越来越高。这为车机系统的研发带来新的挑战,其中电源的设计便首当其冲。


车机的典型电源架构如下图所示,一般而言,采用一级LDO给系统MCU和CAN模块供电,用于系统的监测和唤醒;会采用两颗一级DCDC,分别用于给主处理器核心板供电以及其他的诸如串行/解串器/tuner IC等外设模块供电;会单独用一个供电单元给摄像头模组供电;此外车机上还有前面板的USB充电电源芯片。


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下面我们来看一下车机系统中电源选型的几个关键性能吧。


今天给大家带来的是车载信息娱乐系统中电源的关键性能上篇,我们首先来看看一级电源和二级电源的关键特性。


如何选择一个完美的一级供电电源?


系统一级供电电源直接连接车载蓄电池,其重要性不言而喻。


一方面,它需要承受来自车载蓄电池上的各种极端瞬态工况,比如ISO7637-电源线瞬态干扰抗扰测试;另一方面,还需要满足相应的EMI测试标准,避免设备本身对蓄电池上的其他设备产生干扰。


针对这些基本要求,MPS公司的MPQ4436A具有如下卓越的性能:


01 基本的特性


●     宽输出电压范围 3.3V-45V

●     6A连续输出电流

●     18uA静态电流

●     内置48/20 mOhm MOSFET

●     支持FSS

●     支持AECQ-100


02 更强的抗电源线干扰能力


输入电压范围支持ABS最高50V耐压。对于ISO7637中规定的Pulse5a/b(Load Dump)测试,在滤波之后,对于滤波后的残压留有较大的安全裕量;输入电压低至3.3V,对于ISO7637中规定的Pulse4(Cold Crank)测试,支持更宽的工作电压范围。


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MPQ4436A 3.3V~45V 的工作电压,可以更加轻松的通过ISO7637 pulse 5 load dump和 pulse 4 cold 测试。


03 优秀的EMI性能


MPQ4436A在芯片设计时充分考虑EMI的优化,具体做了如下几个措施:


具有开关频率展频技术


开关频率展频功能是改善大电流DCDC的EMI的方法之一,MPQ4436A通过在开关频率点附近加入±10%的频率抖动,大大降低开关频率处的EMI辐射能量。


对称的引脚封装设计


MPQ4436A采用对称的引脚封装设计,高频回路VIN和GND分布非常合理,对称放置高频电容即可形成磁场抵消效应。


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采用flipchip封装技术


采用flipchip封装,寄生的电感更小,寄生的的电感产生spike更低,进一步优化EMI。


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采用以上技术,不需要共模电感和屏蔽罩的条件下,评估板MPQ4436A可以直接通过CISPR25 class5的测试标准。


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04 更紧凑的封装和良好的散热性能


MPQ4436A具有QFN 4x4mm封装, 相比于MPQ2918降压型控制器而言,省去了2个MOS和一个采样电阻,整体布板面积降低40%。在小封装条件下,MPQ4436A具有良好的散热特性,12V->5V@6A条件下,温升36°。


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05 支持两片MPQ4436A错相并联


车机应用中,很多时候需要大电流,平台设计,MPQ4436A为这种应用提供便利。MPQ4436A支持多项并联,采用两片MPQ4436A错相180°输出,增加输出功率的同时,由于其输入纹波电流错相后相互叠加,改善了输入电流断续的问题,将进一步降低EMI。


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二级供电电源应该具备什么特性?


二级电源一般给系统中解串器/串行器/调制IC/存储等外设供电,这些外设供电电源轨较多,有时还具有上电下电时序要求,这也为二级供电电源设计提出了挑战。


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针对上述特性,MPS公司的MPQ2166A具有以下特性:


01 更紧凑的封装和对称的布局


MPQ2166A是紧凑型二合一降压DCDC,QFN2x3/QFM2.5X3.5小型化封装,最高支持3MHz开关频率,进一步降低外围电感电容的体积。

对称的引脚分布,对称工整的PCB布局,同时具有两路错相180°的特性,这些有利于EMI的降低。


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02 更利于多电源轨设计


两路BUCK具有相互独立的EN/SS/PG,便于编辑电源的上电时序,同时便于监控每一路电源状态。


针对有的电源轨电流大,有点电源轨电流小,MPQ2166A的两路电流分配灵活,可自由分配成2A/2A和3A/1A,通用性极强。


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