为汽车信息娱乐处理器构建低于 20W 的 CISPR25 5 类电源设计

[导读]在永远在线的体验世界中，驾驶员和乘客希望通过传统的无线电或人机界面 (HMI) 系统访问有关交通状况和潜在危险的实时信息。与此同时，司机和乘客希望不受干扰地使用 GPS、智能手机和平板电脑等联网设备。因此，重要的是这些设备不受电磁干扰 (EMI) 的影响，电磁干扰 (EMI) 在密闭空间内放置大量电气和电子系统时会发生这种情况。

在永远在线的体验世界中，驾驶员和乘客希望通过传统的无线电或人机界面 (HMI) 系统访问有关交通状况和潜在危险的实时信息。与此同时，司机和乘客希望不受干扰地使用 GPS、智能手机和平板电脑等联网设备。因此，重要的是这些设备不受电磁干扰 (EMI) 的影响，电磁干扰 (EMI) 在密闭空间内放置大量电气和电子系统时会发生这种情况。

对于试图为汽车构建最新系统的许多主要汽车制造商而言，EMI 合规性是一个重要主题。要求非常严格，制造商必须遵守 CISPR 25 Class 5 等标准，在许多情况下，如果不符合标准，则系统无法销售。

系统中的 EMI 测量水平主要在设计和验证的后期阶段受到工程师的关注。在许多情况下，工程师会在组装电路板时发现 EMI 问题，然后单独选择并验证所有组件。在这一点上，很难确定 EMI 的确切来源，因为在当今先进的汽车系统中，开关稳压器的数量呈指数级增长。出于这个原因，使用参考设计板的EMI 测试结果对于工程师获得第一手知识很有用，一旦在 PCB 板上组装在一起，不同的部件如何相互工作。

例如，为了在汽车信息娱乐系统设计后期防止 EMI 问题，该电池外系统经过优化，可承受 Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques (CISPR) 25 类 5 EMI 限制，用于为信息娱乐和集群系统中使用的汽车处理器供电。汽车信息娱乐处理器的典型电源架构如图 1 所示。

参考设计中有四个主要模块：

· LM74610-Q1智能二极管具有内置的，前端保护经受正和负脉冲（国际标准化组织[ISO] 7630），反向电池保护，电池断路开关和过电压保护（OVP）。

· 共模和差分滤波器可抑制传导 EMI。

· LM53635-Q1 芯片 2.1MHz的，完全同步，3.5A DC / DC转换器将电池电压为5V电源转换。该器件采用符合汽车标准的倒装芯片引线 (FCOL) 封装，具有可润湿侧翼，可最大限度地减少开关节点振铃。该 DC/DC 转换器使用扩频选项具有低 EMI 特性。

· 下游负载点 (POL) 降压转换器，例如 TI 的TPS57112-Q1 、TPS57114-Q1和LM26420-Q1 ，为处理能力提供低输入电压轨。铁氧体磁珠用于去除下游电源轨上的高频噪声。

LM74610-Q1 是一款控制器器件，可与 N 沟道 MOSFET 一同用于反极性保护电路。其设计用于驱动外部 MOSFET，串联电源时可模拟理想二极管整流器。该机制的独特优势在于不以接地为参考，因此 Iq 为零。

LM74610-Q1 控制器为外部 N 沟道 MOSFET 提供栅极驱动，并配有快速响应内部比较器，可使 MOSFET 栅极在反极性情况下放电。这种快速降压特性有效限制了检测到反极性时反向电流的大小和持续时间。此外，该器件设计选用了合适的 TVS 二极管，符合 CISPR25 5 类 EMI 规范和汽车类 ISO7637 瞬态要求。

· LM53625-Q1/LM53635-Q1 同步降压稳压器针对汽车应用进行了优化，能够提供 5V、3.3V 的输出电压或可调输出电压。LM53625-Q1/LM53635-Q1 可利用高级高速电路，在 2.1MHz 的固定频率下通过 18V 输入产生 3.3V 的稳压输出。LM53625-Q1/LM53635-Q1 采用创新型架构，在输入电压仅为 3.55V 时也可提供 3.3V 稳压输出。该器件针对汽车和性能驱动型行业客户进行了全方位优化。器件的输入电压高达 36V，容许的瞬态电压高达 42V，因此简化了输入浪涌保护设计。该器件采用通过汽车认证的 Hotrod QFN 可湿性侧面封装，可降低寄生电感和电阻，同时可提高效率、更大限度减小开关节点振铃，并大幅降低电磁干扰 (EMI)。开漏复位输出具有内置的滤波和延迟功能，可提供正确的系统状态指示。凭借这一特性，器件无需使用附加监控元件，这节省了成本和电路板空间。器件可在 PWM 和 PFM 两种模式之间无缝切换，并且低静态电流（3.3V 选项仅为 15µA）确保了其在所有负载条件下均可展现高效率和出色的瞬态响应。

为汽车信息娱乐处理器构建低于 20W 的 CISPR25 5 类电源设计