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感測/運算元件遽增 自駕車電源設計挑戰多

文‧侯冠州 發布日期:2020/01/07 關鍵字:自駕車ADI茂宣陳俞阡ADASSilent Switcher

自動駕駛發展熱潮持續升溫,目前全球車廠與Tier 1車電相關業者,無不勠力邁向Level 3以上的自駕等級,而要實現Level 3以上的自駕車,強化車輛感知、分析能力勢在必行,感測元件和處理器的增加也讓自駕車的電源設計更趨複雜,因此,如何簡化自駕車電源設計複雜度,並強化EMI防護,成為一大挑戰。

茂宣企業應用工程經理陳俞阡表示,汽車電子系統設計十分複雜,特別是自動駕駛車輛(或是ADAS)的車輛,因當中結合了許多數位和類比元件。像是自動駕駛除了要搭載中央運算平台,在平台之外還須連接許多閘道器(Gateway),並搭配許多感測器,如雷達、影像感測器、光達等;同時,還有著許多連網元件以實現車聯網。因有著這麼多樣功能和元件,使得現今的自動駕駛車輛產生大功率需求,且必須強化EMI防護,避免元件間相互干擾,影響到中央運算系統、閘道器等對資料收集的精確度和分析判斷。

茂宣企業應用工程經理陳俞阡。

為此,ADI備有Silent Switcher 2 LT8640S、LT8643S和LT8650S同步降壓穩壓器,具備可將EMI輻射降到最低的Analog Devices第二代Silent Switcher架構,並使用旁路電容器、接地平面、銅柱和其他可將所有快速電流迴路最佳化的元件組合,可在高切換頻率下高效運作。42V/6A穩壓器的靜態電流為2.5 µA,1 MHz下的效率高達96%,可提供快速、乾淨且低過衝的切換邊,即使在高切換頻率下亦能實現高效運作和高降壓率。

陳俞阡進一步指出,隨著節能減碳意識興起,電動車和油電混合車也持續成長,而自動駕駛的電動車和油電混合車在電源設計上,除了有著上述的挑戰外,另一個挑戰便是目前許多車款都採用48V/12V汽車雙電池系統。

換言之,目前採用48V/12V汽車雙電池系統的電動車或油電混合車,車上既有12V的電池,同時也有48V的電池,所以在進行設計時,必須考量到能量要能夠從48V傳輸到12V,反之亦然;而若電池放電,則需要雙向電力傳輸來為電池充電,使得控制器必須能夠非常精確地控制充電電流,避免損壞電池。

基於此一需求,ADI也擁有多相位同步降壓或升壓控制器LTC3871,可在12V和48V電路板網路之間,提供了雙向DC/DC控制和電池充電。其可操作於降壓模式(從48V匯流排至12V匯流排)或升壓模式(從12V至48V)。任一模式可利用一個施加的控制訊號按需求配置。且其多達12個相位,可並聯和異相定時,以將對高電流應用(高達250A)的輸入和輸出濾波要求降至最低。

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