革新EMI抑制:LM25149-Q1/LM25149同步降压控制器
随着车载信息娱乐系统、高级驾驶辅助系统(ADAS)及车身电子愈发复杂,电源设计既要保证高效率,又要满足如CISPR 25这类严苛的汽车EMI标准。传统的解决方案通常需要增大无源滤波器的尺寸,这与现代电子设备高功率密度的追求背道而驰。
TI推出的 LM25149-Q1(符合汽车标准)及 LM25149(工业级)同步降压DC/DC控制器,通过引入集成式有源EMI滤波器(AEF) 与双随机展频(DRSS) 技术,巧妙地解决了这一矛盾 -4-5。
核心技术:有源EMI滤波(AEF)与双随机展频(DRSS)
有源EMI滤波器(AEF)是一种有别于传统无源滤波的创新技术。它通过检测输入总线上的噪声电压,并主动注入一个反相的消除信号,从而在150kHz至10MHz的低频频段内显著降低传导EMI。根据TI官方数据,启用AEF后,在400kHz开关频率下,EMI噪声可比未启用时降低高达50dBµV -5。这不仅大幅减轻了外部无源滤波器的负担,更使得设计者能够将外部差分模式输入滤波器的尺寸缩小50%,同时降低系统成本 -4。
与此同时,双随机展频(DRSS)技术结合了低频三角调制与高频随机调制的优点,能够在更宽的频率范围内(包括高低频频带)进一步抑制EMI。结合AEF与DRSS,LM25149-Q1系列平均可降低25dBµV的EMI -4-9。
超低IQ与宽电压应用
除了EMI性能,该系列控制器在轻载效率上也表现出色。其空载睡眠电流(No-load sleep current)低至9.5µA,关断模式电流更是仅有2.3µA -4-8。这使得它在需要长期待机的电池供电应用中具有显著优势。LM25149-Q1支持3.5V至42V的宽输入电压范围,可灵活配置固定3.3V/5V/12V或可调的输出电压,并能通过双相堆叠实现更高电流的输出,非常适用于汽车12V/24V电气系统及工业电源转换 -8-9。
极致的能效管理:低IQ降压-升压转换器
对于由电池供电且需要保持常开的系统(如物联网设备、汽车无钥匙进入系统等),电源管理芯片自身的静态电流(IQ)直接关系到设备的使用寿命。TI同步推出的低IQ降压-升压转换器系列,将静态电流控制在11–15µA级别。
这类转换器能在输入电压高于或低于输出电压时实现无缝转换,特别适用于电池电压在整个生命周期内大幅波动的场景。超低的IQ意味着即便在轻载或空载模式下,系统也能最大限度地延长电池寿命,这对于提升终端产品的用户体验和维护周期至关重要。
重塑低噪声电源:TPS62912/3开关稳压器
在射频、医疗成像、雷达及高精度数据采集系统中,电源噪声会直接影响信号链的信噪比(SNR)和无杂散动态范围(SFDR)。以往为了获得干净的电源轨,设计师常常采用“DC/DC转换器 + 低压差线性稳压器(LDO)”的两级架构,但这牺牲了效率并增加了功耗和面积。
TPS62912和TPS62913低噪声降压转换器的推出,打破了这一设计定式。这两款器件通过集成铁氧体磁珠补偿功能,实现了传统上只有LDO才能达到的低噪声水平 -2。
媲美LDO的低噪声表现
TPS62912/3在100 Hz至100 kHz的频率范围内,可实现20 µVRMS的低噪声和10 µVRMS的超低输出电压纹波 -2-6。其秘密在于利用了电路中通常已存在的铁氧体磁珠作为有效滤波器来抑制高频噪声,配合内部补偿电路,能将输出电压纹波抑制约30 dB -2。这使得设计师可以直接用开关稳压器为敏感的模拟前端(AFE)或高速ADC(如ADC12DJ5200RF)供电。
效率与空间的平衡艺术
在性能提升的同时,效率并未妥协。TPS62912/3的峰值效率高达97% -6。通过移除后级的LDO及相关无源元件,整个电源方案不仅功耗最高可降低76%,还能为每个LDO节省约20mm²的PCB面积,整体方案尺寸缩小36% -2-6。此外,其输出电压精度保持在1%以内,并支持与外部时钟同步,进一步简化了系统设计。
总结
面对日益复杂的电源设计环境,TI通过LM25149-Q1/LM25149、超低IQ降压-升压转换器以及TPS62912/3三款产品,展示了其在EMI抑制、轻载效率和低噪声输出三大方向上的技术突破。这些器件不仅帮助工程师简化了设计流程、缩短了上市时间,更从底层推动了汽车电子、工业自动化及高精度测量设备向更高效、更紧凑、更可靠的方向发展。无论是需要闯过CISPR 25严格测试的汽车电源,还是追求极致信号完整性的高精度系统,这些新品都提供了极具竞争力的选择。