汽车信息娱乐系统设计借助多输出电源管理 IC 而简化
一款高功率的电源管理解决方案
LTC3676 / LTC3676-1 是完整的电源管理解决方案，适合于 Freescale i.MX6 处理器、基于 ARM 的处理器和其他的先进便携式微处理器系统。LTC3676 / LTC3676-1 包含 4 个用于内核、存储器、I/O 和片上系统 (SoC) 电源轨的同步降压型 DC/DC 转换器 (各能提供高达 2.5A 电流)，以及 3 个用于低噪声模拟电源的 300mA 线性稳压器。LTC3676-1 配置了一个用于电流供应 / 吸收和跟踪操作的 1.5A 降压型稳压器以支持 DDR 存储器终端，并且还增设了一个用于 DDR 的 VTTR 基准输出。这两个引脚的特性取代了 LTC3676 的 LDO4 使能引脚和反馈引脚。LDO4 仍可利用 I2C 进行设置。支持多个稳压器的是一种高度可配置的电源排序能力、动态输出电压调节、一个按钮接口控制器、以及通过 I2C 接口实现的稳压器控制，并具有大量通过一个中断输出提供的状态和故障报告功能。LTC3736 支持 i.MX6、PXA 和 OMAP 处理器，具有 8 个位于适当功率级的独立电源轨以及动态控制和排序功能。其他特点包括接口信号，例如：其电平同时在多达 4 个电源轨上的编程运行与待机输出电压之间变换的 VSTB 引脚。该器件采用扁平 40 引脚 6mm x 6mm x 0.75mm 裸露衬垫 QFN 封装。
图 1：LTC3676-1 的简化典型应用示意图
面向应用处理器的 LTC3676 电源管理解决方案能够解决上述的汽车信息娱乐系统设计难题。LTC3676HUJ PMIC 可提供一种具有 -40°C 至 +150°C 额定结温的高温 (H 级) 选项，能轻松满足汽车的高温工作要求。该 IC 包括一个专门用于结温监视的热报警标记和中断，而且还具有一种硬热停机功能，用于在功率耗散失控或发生严重故障的情况下提供可靠的硬件保护。
LTC3676 PWM 开关频率特别修整至 2.25MHz，并具有一个 1.7MHz 至2.7MHz 的保证范围。另外，其内部稳压器还可被设定为一种强制连续 PWM 操作模式，以防止在脉冲跳跃或突发模式中运作 (即使在轻负载时也不例外)。这不仅保持了频率的固定，而且还可进一步降低 DC-DC 输出电容器上的电压纹波。
抑制辐射和传导发射
由于 LTC3676 内置了 4 个开关稳压器，因此它们各有一个相关的电抗器件 (电感器) 需要予以关注。一种可行的解决方案是把 LTC3676 所在的区域屏蔽起来以防止 EMI 辐射。除了昂贵和笨重之外，此方法还未能解决由任何有可能连接至电源区域的导线所造成的污染问题。更好的做法是采用辐射源抑制和天线消除。
辐射源抑制有必要采用合理的布局 / 组件选择 (和内部 IC 设计) 以避免产生射频能量。常常必需使用屏蔽式电感器，并将这些电感器布设在比输出电容器距离 LTC3676更远的地方。这是因为 AC 电流沿着从 LTC3676 经由电感器、输出电容器到地并返回 LTC3676 的路线循环流动。由此也可以明显地看到，应使用宽阔的走线 (最好是区域填充) 将输出电容器的地连接至 LTC3676 的地、以及 PVIN 输入去耦电容器的地。
LTC3676 还提供了几种用于辐射源抑制的方法。其 DC-DC 转换器特别内置了一种 dv/dt 控制功能，此功能用于减慢开关边缘速率以降低辐射发射。由于这些降压稳压器是同步型的，因而上升和下降时间均处于受控状态。选择了一个大约 3ns上升 / 下降时间的缓慢边缘速率，以在通过辐射要求的同时依旧限制开关损耗，这有助于优化电源转换器效率。LTC3676 中的全部 4 个降压开关稳压器均默认至该 3ns 边缘速率控制模式，不过也可以通过 I2C 单独设定至较快的 1ns 速率，以在不需要有限边缘速率和辐射控制的情况下改善效率。
除了开关时间控制之外，LTC3676 还提供了一些其他的 EMI 抑制手段。降压稳压器的频率可在 2.25MHz 至 1.12MHz 的范围内改变。而且，为了最大限度地抑制输入纹波 (该纹波最终会通过电源输入配线辐射)，降压稳压器可在两个不同的相位时钟之间交错运作。
此外，LTC3676 还能提供超过 10W 的可观功率。这会导致相当大的循环电流，因此必须为该电流的循环提供一条不间断的通路。特别是接地平面中的缝隙，它会使大的循环电流围绕其而流动，从而形成缝隙天线。但是，诸如换层等其他障碍物则会给 EMI 特征信号提供一些能量，故应尽量减少。理想的情况是，顶层和底层应全部 (或大部分) 为接地平面，信号层则设在内部。这常常是不切实际的，于是有些设计思路自然会专注于怎样在布局开始之前连接接地平面。例如：把 LTC3676 置于 PCB 上的一角或凸耳 (tab) 就不是好主意。这将使得接地平面的正确布线变得非常困难。然而，先进行 LTC3676 的高循环电流区域之布线却是不错的主意，其可确保尽可能优化布局。
倘若能以辐射源抑制和天线消除原理为指导思想设计并执行 EMI 控制，就可以创建一个具有优良 EMI 性能的满功率系统，而不会增加产品成本或重量。
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