LP8772x-Q1汽车雷达电源管理解决方案深度解析

描述

Texas Instruments LP8772x-Q1低噪声降压转换器旨在满足各种汽车和工业雷达应用中AWR、IWR及其他MMIC的电源管理要求。该器件包含三个DC/DC降压转换器、一个LDO稳压器以及一个负载开关。该LDO由外部供电,旨在为以太网器件或系统中的任何其他器件供电。负载开关用于在传感器睡眠模式期间切断3.3V IO电源。该器件由I^2^C通信接口和使能信号进行控制。

数据手册:*附件:Texas Instruments LP8772x-Q1低噪声降压转换器数据手册.pdf

此系列低噪声DC/DC降压转换器支持17.6MHz、8.8MHz或4.4MHz的出厂编程开关频率。其高开关频率和宽频率范围内的低噪声可实现无LDO电源解决方案,有助于降低解决方案成本并提高热性能。开关时钟会强制进入PWM模式,以获得出色的射频性能,并且还可以与外部时钟同步。Texas Instruments LP8772x-Q1器件支持远程电压检测,可补偿稳压器输出与负载点(POL)之间的IR压降,从而提高输出电压的精度。

特性

  • 下列性能符合AEC-Q100标准:
    • 器件温度等级1(环境工作温度范围:–40°C至+125°C)
  • 器件符合功能安全标准
    • 开发用于功能安全应用
    • 帮助ISO 26262功能安全系统设计满足ASIL-B要求的文档
    • BUCK、LDO和负载开关输出以及输入电源过压和欠压监测
    • Q&A看门狗
    • 电平或PWM错误信号监控器 (ESM)
    • ABIST和CRC
  • 输入电压:标称3.3V(3V至4V范围)
  • 3个高效率、低噪声、高频率DC/DC降压转换器:
    • 输出电压:0.8V、0.82V、0.9V至1.9V,输出电压阶跃为20mV
    • 最大输出电流:3.5 A
    • 开关频率:4.4MHz、8.8MHz和17.6MHz
  • 600mA线性稳压器,带旁路/负载开关模式(LDO_LS1)
    • LDO模式输入电压:1.2V至4V
    • 输出电压:0.6V至3.4V,输出电压阶跃为50mV
    • 旁路/负载开关模式输入电压:1.6V至3.4V
  • 400mA负载开关(LS2)
    • 输入电压范围:1.6 V-3.6 V
    • 导通电阻(3.3V输入、200mA):75mΩ(典型值)
  • 输出短路和过载保护
  • 通过I^2^C接口实现稳压器输出动态电压调节(DVS)
  • 输入过压保护(OVP)和欠压锁定(UVLO)
  • 两个通用电压监测器,与LDO_LS1和LS2输出共享
  • 过温警告和保护
  • I^2^C接口,支持标准、快速模式、快速模式+以及可选的I^2^C地址选择

简化示意图

AWR

LP8772x-Q1汽车雷达电源管理解决方案深度解析

一、产品定位与核心优势

Texas Instruments LP8772x-Q1系列是专为汽车毫米波雷达传感器设计的集成电源管理IC,通过AEC-Q100 Grade 1认证(-40°C至125°C工作温度),满足ISO 26262 ASIL-B功能安全要求。该器件集成了三路降压转换器、一路LDO稳压器和负载开关,为AWR/IWR雷达模块提供完整的电源解决方案。

三大技术突破‌:

  • 超低噪声架构‌:17.6MHz开关频率(可选8.8/4.4MHz)实现LDO-free设计
  • 智能监控系统‌:集成Q&A看门狗、电压监测(VMON)和温度预警(150°C)
  • 可编程安全机制‌:支持输出短路保护、输入过压保护(OVP)和欠压锁定(UVLO)

二、关键电路设计解析

1. 多路电源输出配置

降压转换器(BUCK)特性‌:

  • 输出范围‌:0.8V-1.9V(20mV步进)
  • 最大电流‌:3.5A/路
  • 远程检测‌:FB_Bx引脚实现负载点电压补偿
  • 动态调压‌:通过I2C接口支持DVS功能

LDO/负载开关配置‌:

通道类型电压范围最大电流特殊模式
LDO_LS1线性稳压器0.6-3.4V600mA支持旁路模式
LS2负载开关1.6-3.6V400mA75mΩ导通电阻

2. 控制接口设计

I2C通信系统‌:

  • 支持标准/快速/快速+模式(最高3.4MHz)
  • 可编程地址选择(0x68-0x6B)
  • 关键寄存器组:
    • BUCKx_VSET(输出电压设置)
    • CONTROL1(压摆率控制)
    • SAFETY_CFG(功能安全配置)

硬件控制信号‌:

  • ENABLE:可编程启动/关机序列
  • nERR/WD_DIS:错误监控与看门狗禁用
  • nRSTOUT:系统复位输出(开漏/推挽可选)

三、典型应用场景

1. 前向长距雷达设计

电源树配置方案‌:

  1. BUCK1‌:1.2V/3A供电雷达MMIC核心
  2. BUCK2‌:1.8V/2A供电数字处理单元
  3. LDO_LS1‌:3.3V/300mA供电以太网PHY
  4. LS2‌:控制3.3V IO电源域开关

关键参数优化‌:

  • 启用17.6MHz同步时钟模式
  • 配置±12mV Droop补偿
  • 设置755mV LP-HCSL输出摆幅

2. 功能安全实现路径

ASIL-B合规设计‌:

  1. 诊断覆盖‌:
    • ABIST(模拟内置自检)
    • 寄存器CRC校验
    • 电压监测窗口看门狗
  2. 失效模式‌:
    • OTP锁存保护
    • 分级温度关断(预警/保护)
  3. 文档支持‌:
    • FMEA分析报告
    • 安全手册(Safety Manual)

四、PCB设计指南

1. 布局规范

电源层设计‌:

  • 采用4层堆叠(信号-地-电源-信号)
  • PVIN_Bx与VCCA引脚必须外部连接
  • 每个BUCK输入配置≥22μF陶瓷电容

关键信号布线‌:

  • SW节点长度<5mm
  • FB走线远离高频开关噪声源
  • 温度传感过孔靠近器件热焊盘

2. 热管理方案

散热增强措施‌:

  • 使用9×150μm热过孔阵列
  • 功率铜箔面积≥15mm²
  • 环境温度监控通过VMON2实现

降额曲线参考‌:

环境温度最大输出电流
85°C100%额定值
105°C80%额定值
125°C60%额定值

五、选型与生产指导

1. 器件型号解码

LP8772‌xyzz‌RAGRQ1命名规则:

  • x‌:输出配置(5=全功能)
  • y‌:开关频率(1=17.6MHz)
  • zz‌:NVM版本号(01为首版)

2. 量产编程流程

  1. 通过TICS Pro生成配置文件
  2. 使用USB2ANY编程器烧录OTP
  3. 验证安全参数(CRC32校验)
  4. 执行EOL测试(含HBM ESD≥2kV)
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