產業調研數據表明，汽車的創新 70%來源于汽車電子產品，電子產品成本占整車比例已經從上世紀70年代的4%成長到現在的30%左右，隨著自動駕駛和電動化的發展趨勢演進，業界預期到2030年該比例將可達到50%。

汽車電子系統比重的增加顯著提高了汽車整車的舒適性、安全性和環保，但也讓汽車設計變得更加復雜。例如，預計隨著L4級及以上等級的自動駕駛汽車軟件達數千萬行代碼，當然硬件設計必然更加復雜，特別是對于確保硬件穩定可靠性的EMC要求將更嚴格。事實上，汽車電子系統對于供應商提供的芯片和印制電路板的電磁輻射特性要求特別高，SAE（原汽車工程師協會）已經定義測試規范并建立滿足電磁兼容和電磁干擾的需求，并對其進行了不斷的完善。

在汽車系統中，滿足電磁干擾要求是一項重大挑戰。EMI 性能很大程度上依賴于電路板的布局和類型，常常需要反復進行多次印刷電路板的設計，這會導致高昂的研發成本和長時間的開發周期。電源作為EMI的貢獻“大戶”，通常是EMC驗證的關鍵，本文將分析一種采用ADI第二代 Silent Switcher 2 技術的雙通道降壓型穩壓器的汽車電源解決方案。

與電路板“抗爭”的傳統EMC設計方法論

怎樣輕松解決汽車環境中的EMI問題？傳統的設計經驗是印刷電路板布局決定著所有的成敗，決定著功能、電磁干擾(EMI)和受熱時的表現。而開關電源布局是成功的關鍵，從一開始就需要精心選擇解決方案，并設計一個良好的布局，否則會有無盡的EMI濾波器、機械屏蔽、EMI測試和PCB改板的煩惱。

而且，當為了實現均流和更大的輸出功率而并聯多個DC/DC開關模式穩壓器時，潛在的干擾和噪聲問題可能惡化。如果所有穩壓器都以相似的頻率工作，那么電路中多個穩壓器產生的總能量就會集中在一個頻率上，當該電路板與其他系統板上靠得很近，易于受到這種輻射能量影響時。在汽車系統中，這一問題可能尤其麻煩，因為汽車系統是密集排列的，而且常常靠近音頻、RF、CAN總線和各種雷達系統。

為此，ADI設計了一款電源方案——LT8650S，這是一款采用該公司第二代Silent Switcher 2技術的雙通道降壓型穩壓器，在芯片上解決了幾乎所有的EMI麻煩，大大弱化對電路板布局的要求。該產品是一款緊湊的集成化解決方案，其執行高頻操作，同時可提供優良的 EMI 性能和高輸出電流。LT8650S的EMI性能可達到CISPR 25 Class 5輻射發射規格的要求，啟用擴展頻譜模式可散播能量并進一步改善EMI性能。             

Silent Switcher 2讓開關電路“Silent”

Silent Switcher技術是過去幾年ADI在電源技術方面最大的一個創新，這是一個技術平臺，Power By Linear品牌下的產品在未來的電源芯片中，都會盡可能的往這個技術平臺上遷移。ADI工程團隊在芯片的堆疊和電路的設計結構上做了一些非常創新的突破——在DC/DC里實現兩個電流環路的對稱排列，兩個環路產生的電場磁場是兩個反向的，可以相互抵消，從而實現超低的EMI，但同時確保了占位面積和效率的優勢。

Silent Switcher 2通過使自身對電路板布局變化不敏感而有助于解決麻煩的EMI問題，可幫助用戶在其設計的首個電路板上實現良好的EMI性能。下圖給出了在其標準配置中的 LT8650S演示板以及對應的輻射EMI性能。在下圖中，把陶瓷輸入電容器從IC的近旁移至距離一英寸之外。盡管輸入配置有了巨大的變化，但是EMI性能幾乎保持不變，從而表現出 Silent Switcher 2顯著地降低了EMI性能對PCB布局的敏感性。

實現該目標的一種方法是在 Silent Switcher配置中把熱環路電容器集成到封裝之內。通過利用其內部接地平面在封裝內部保持高頻電流，EMI 性能可令人印象深刻，并且不易受到電路板布局的影響。

汽車低EMI設計新方法論——LT8650S

LT8650S具有兩個獨立的通道，以從高達42V的輸入提供兩個單獨的輸出。這兩個通道能同時各提供高達4A的輸出電流，以及在脈沖負載應用中提供高達6A的電流。能夠從這款采用4mm x 6mm封裝的器件提供8A的總電流。外部VC引腳允許把多個器件并聯起來，以提供更大的輸出功率。

LT8650S 支持突發模式(Burst Mode?)操作，僅需6.2μA電流即可產生兩個輸出。該器件還具有強制連續和擴展頻譜模式。可采用外部補償以優化瞬態響應，或者，也可運用內部補償以實現簡單性。

實現 LT8650S EMI性能另一種方法是控制開關邊緣。通常，這意味著減緩開關邊緣，因而付出的代價是犧牲效率，尤其是在高頻條件下。采用 LT8650S 時情況則并非如此。創新型驅動器設計把開關節點中的過沖保持在非常低的水平，即使在接近 10V/ns 的速度下也不例外，如在示波器快照中所見。

在高達3MHz頻率下，這些快速開關邊緣實現了高于90%的峰值效率。在500kHz至3MHz工作頻率范圍內，效率的下降僅為幾個百分點，展示出低開關損耗特性。憑借LT8650S的Silent Switcher 2技術，可同時實現高頻條件下的高效率以及優良的EMI性能。

高開關頻率開關穩壓器對于保持小巧的總體解決方案尺寸是很重要。高開關頻率允許高的控制環路帶寬，從而減小了所需的輸出電容。在兩相配置中，LT8650S對于一個4A負載階躍具有<100mV的輸出電壓偏差，僅采用100μF輸出電容。隨著系統功率和復雜性的增加，電壓調節器將需要在高開關頻率下提供更大的輸出電流，以滿足尺寸、效率和輻射干擾要求。

本文小結

汽車工程師不斷面臨著降低電磁干擾和確保所有汽車電子系統的電磁兼容的挑戰，過去我們常常困惑于因為電路板布局過程中有所疏忽而導致非常麻煩的EMC問題。像LT8650S這種采用創新方法消除電路布局敏感性，同時兼顧效率和小尺寸等關鍵指標的解決方案來說，對當前汽車電子系統越來越快設計周期和越來越復雜的硬件設計將是一種必然的趨勢。