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EMV-Verhalten verbessern

ADAS erfordern Schaltregler mit geringen Emissionen

23. Februar 2018, 11:10 Uhr | Von Tony Armstrong

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Doppel-DC/DC-Wandler mit geringen EMI/EMC-Emissionen

Wegen dieser beschriebenen Einschränkungen bei den Applikationen hat Analog Devices (Power by Linear) den LT8650S entwickelt. Dabei handelt es sich um einen monolithischen synchronen Abwärtsregler mit Doppelausgang und einem breiten Eingangsspannungs-bereich sowie mit geringen EMI/EMC-Emissionen.

Durch seinen Eingangsspannungsbereich von 3V bis 42 V eignet er sich gut für Automotive-Applikationen, einschließlich Fahrerassistenzsysteme, in denen alle Szenarien bewältigt werden müssen wie Kaltstart oder Start-Stopp und Spannungen von minimal 3 V bis hin zu 40 V bei Lastabfall.

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Bild 1 zeigt, dass das Zweikanal-Design aus zwei Hochspannungskanälen für 4 A besteht und Spannungen bis herunter zu 0,8 V liefert, die dann die aktuellen Mikroprozessorkerne versorgen können. Seine synchrone Gleichrichtertopologie liefert eine Effizienz von 94,4 Prozent bei Schaltfrequenzen von 2 MHz, wobei er im Burst-Mode-Betrieb ohne Last einen Ruhestrom von weniger als 6,2 µA zieht (beide Kanäle an). Damit eignet er sich gut für Always-on-Systeme.

Die Schaltfrequenz des Bausteins kann zwischen 300 kHz und 3 MHz programmiert oder in diesem Bereich synchronisiert werden. Durch die Einschaltzeit von 40 ns ist eine Abwärtsregelung in den Hochspannungskanälen mit 2 MHz Schaltfrequenz für Spannung von 16 VIN bis 2,0 VOUT möglich. Die Silent-Switcher-2-Architektur nutzt zwei interne Eingangskondensatoren sowie interne Kondensatoren an BST und INTVCC zur Minimierung von Erdschleifen.

In Kombination mit gut ausgelegten Schaltflanken und einer passenden Konstruktion von integrierten Masselagen sowie der Verwendung von Kupferpfosten anstelle von Bonddrähten reduzieren Designs mit dem LT8650 die EMI/EMC-Emissionen am Ausgang erheblich – wie in Bild 2 gezeigt. Durch diese verbesserte EMI/EMC wirkt sich das Board-Layout nicht weiter aus, was das Design vereinfacht und Risiken minimiert, sogar bei doppellagigen Boards. Der LT8650S bleibt mit seiner Schaltfrequenz von 2 MHz über den gesamten Lastbereich innerhalb der automotiven CISPR25, Class-5-Peak-EMI-Grenzen. Bei noch strengeren EMI-Anforderungen ist außerdem Spread-Spectrum-Frequenzmodulation möglich.

Die Komponente realisiert mit Boost-Diode, Oszillator, Steuerschaltung und Logik auf einem Chip das hocheffiziente Schalten der Top- und Bottom-MOSFETs. Er ist in einem thermisch verbesserten 4 mm x 6 mm großen 32-Pin-LGA-Gehäuse untergebracht. Sein Burst-Mode-Betrieb mit niedrigem Ripple bietet hohe Effizienz bei geringen Ausgangsströmen, wobei der Ausgangsripple unter 10 mV pp bleibt.

Wachstumsmarkt ADAS

Es besteht kein Zweifel darüber, dass die Anzahl von Fahrerassistenzsystemen im Fahrzeug weiter zunimmt. Auch ist es klar, dass es nicht einfach ist, Komponenten zu finden, die nicht zu Störungen im System führen. Für die Designer dieser Systeme gibt es aber die passenden Wandlerbausteine von Analog Devices (Power by Linear), die das Design vereinfachen und gleichzeitig alle Merkmale bieten, ohne dass anspruchsvolle Layouts oder Designtechniken erforderlich sind.

Links:

[1] www.alliedmarketresearch.com/ADAS-market

Der Autor

Tony Armstrong
studierte Mathematik an der Universität in Manchester, England. Bevor er im Jahr 2000 zu Linear Technology, jetzt Analog Devices, wechselte, arbeitete er unter anderem bei Fairchild, Siliconix, Semtech und Intel. Bei Analog Devices ist er als Product Marketing Manager für den Bereich Power Products verantwortlich, d.h. für den gesamten Produktlebenszyklus von der Produktdefinition bis zur Abkündigung.