ADI用于汽车电源设计的IC解决方案介绍

近年来，各种车载应用已在汽车上安装使用，但这给工程师设计电源电路带来了许多挑战。工程师需要在短时间内解决各种设计问题，如降低噪声、减少电路面积、降低功耗以及使器件符合 ASIL 标准等。针对这些问题，可使用由 ADI (Maxim) 的电源集成电路。本文将介绍汽车应用电源电路中的典型挑战、用于汽车应用的 ADI (Maxim) 电源 IC 特性以及推荐产品。

汽车应用电源设计问题

抑制噪音

随着电气化、自动驾驶和 ADAS (高级驾驶辅助系统) 等技术的迅速普及，从仪表到驾驶控制的车载应用不断增加，且它们与人类生活直接相关，因此车载应用需要具备高安全性和可靠性。在这种情况下，如何抑制噪声就成为电源设计中的一个主要问题。

汽车应用具有非常严格的标准，例如 CISPR25，它可避免因噪声引起的故障。ADI (Maxim) 电源 IC 结合了多种技术来降低 EMI 噪声，如下图 (图1) 所示，内部布线采用了倒装芯片结构代替传统的焊线连接。由于不再需要受高噪声影响的导线，ADI (Maxim) 电源 IC 即使在高开关频率下也可以降低噪声。

图1 内部布线采用倒装芯片结构

下图 (图2) 为 MAX2040x 系列封装结构图，在封装内部，输入 (SUP) 和接地 (PGND) 具有对称结构，可有效抑制 EMI 噪声。此外它还通过使用扩频技术来降低 EMI，它的最小导通时间很短，可在 2MHz 的开关频率下运行，通过使用 ADI (Maxim) 电源 IC，可以有效解决噪声问题。

图2 MAX2040x 系列封装结构图

小型化

汽车应用电源设计另一个主要挑战是电源电路的小型化问题。近年来，受汽车应用小型化趋势的影响，电源电路的安装空间变得越来越小。电源电路由电源 IC 、电感、电阻、电容等多个元件组成，在进行小型化设计时，必须综合考虑包括外围元件的电路面积、元件数量、功率密度、发热量、成本等因素。ADI (Maxim) 电源 IC 解决方案与典型电源 IC 相比，空间面积减少了大约 60%。促成这一目标实现的技术之一是采用了 90nm 工艺芯片尺寸来提高功率密度，倒装芯片结构也有助于封装的小型化。

另外 ADI (Maxim) 电源 IC 内置 FET 具有出色的响应能力和低导通电阻，这可以减少输出电容器和温度控制装置等外围元件，还提供固定输出和固定频率选项，从而减少外部元件数量。总而言之，如下图 (图3) 所示，ADI (Maxim) 电源 IC 可显著缩小电源电路的整体尺寸。

图3 ADI (Maxim) 电源 IC 显著缩小电源电路尺寸

ADI (Maxim) 电源 IC 系列产品

高扩展性 P90 系列：MAX20404/5/6、MAX20408/10

接下来将具体介绍 ADI (Maxim) 推荐用于汽车电源电路设计的 IC 解决方案，它们都有助于解决降低噪音和小型化等关键问题。P90 系列，如 MAX20404/5/6 和 MAX20408/10 等 90nm 工艺器件，因其高扩展性而极具吸引力，下图 (图4) 显示了 MAX20404/5/6 的主要特性。

ADI 具有丰富的产品阵容，相同的基底面可支持 4、5、6、8 和 10A 的广泛电流范围，这些器件常用于汽车初级电源 (12V 系统)。近年来，由于企业需要将产品快速推向市场，使得工程师的设计时间变得极为紧张。通过采用高度可扩展的 P90 系列产品，可为多种应用部署具有通用尺寸的电源电路，也可以转移设计资产能力，从而缩短开发时间、降低成本，并提高设计灵活性。

图4 MAX20404/5/6 的主要特性

具有 3.5μA 超低Iq：MAX25231/232/223、MAX20075D/6D/7/9

作为超低 Iq 系列发布的 MAX25231/232/223 和 MAX20075D/6D/7/9，可显著降低功耗，它们被广泛应用于低功耗需求的汽车应用中。由于车载应用内部配备了各种控制板，每个功能都有功耗限制，这往往成为 OEM 产品的一大挑战，因此静态电流 (Iq) 值是关键的考虑因素之一。超低 Iq 系列器件，包括 MAX20075，提供 3.5μA 的极低 Iq 值，关注 OEM 产品功耗限制的工程师可加以考虑，下图 (图5) 为 MAX20075D/6D/7/9 主要特性：

图5 MAX20075D/6D/7/9 主要特性

符合 ASIL 标准：MAX20411 和 MAX20011

MAX20411 和 MAX20011 符合 ASIL-D 汽车安全标准。Maxim 的加入，使 ADI 符合 ASIL 标准的电源 IC 产品阵容更加强大，它们是汽车信息娱乐系统、集群系统、ADAS ECU、逆变器和摄像头模块的理想选择，非常适合汽车信息娱乐系统、集群系统、ADAS ECU 、逆变器和摄像头模块等。

ADI (Maxim) ASIL 电源阵容不仅实现了电源 IC 中的一般保护功能，还有各种监控功能和自诊断所需的功能，这是一款可满足 ASIL 严格安全要求标准的电源 IC。本文所介绍的 ADI (Maxim) 电源 IC 非常适合解决汽车应用电源电路设计问题，并且所推出的每种器件均提供评估板。

应用实例

ADAS (高级驾驶辅助系统)

车载摄像头模块

电动汽车

 

审核编辑：刘清