永利集团宣布车载电源树参考设计白皮书
前言
近年来，随着汽车事故预防步伐和自动驾驶技术的生长，对支持高品级宁静要求（ASIL）的高级驾驶辅助系统（ADAS）的需求也与日俱增。自动驾驶是指由搭载于汽车中的单位取代驾驶员执行人类驾驶汽车的四个要素（通过耳朵和眼睛进行“认知”，通过大脑进行“预测”和“判断”，通过偏向盘和油门进行“操作”）的驾驶。要想实现宁静的自动驾驶，需要准确的感应和实时的显示和控制。因此，硬件中摄像头和传感器的使用数量呈增加趋势，并且为了能够准确地见告情况，对信息娱乐系统也提出了多功效化要求。
在这种情况下，用于实现宁静功效的单位还需要监控内部运行状态，并注意因单位故障而导致的功效丧失情况。这也需要电子电路来监控每个单位内部的运行状态，这将使电子电路变得更庞大，使单位和系统设计需要投入的时间变得更长。
市场合需的参考设计
随着车载单位数量的增加以及必须通过电子电路实现的功效的增加，ADAS/信息娱乐系统外围单位的电子电路需要进行以下庞大的设计：
- 随着摄像头和传感器数量的增加，需要装置的电子元器件数量也在增加，需要供应的电源轨也变得越来越庞大，因此需要在本钱、尺寸和特性方面进行优化组合。
- 由于不可牺牲续航里程，因此就需要高效率的电源系统。
- 由于除了功效设计之外还保存其他设计元素（例如CISPR25 Class5的噪声标准），因此不但需要设计产品自己，还需要设计整个车载单位。
- 要革新单位和系统的宁静功效，就需要能够监控电源轨、检测电子电路故障并将相应信息传输给CPU的功效。
为了满足此类市场需求，ROHM开发了满足单位设计所需设计元素的参考设计，并开始果真设计数据。
参考设计“REFRPT001”的提要
此次介绍的参考设计“REFRPT001”的提要如下：
- 配备8个系统的电源功效，涵盖ADAS/信息娱乐功效所需的电源轨。
- 一次(*1)DC/DC转换器IC接纳“BD9P系列”，纵然输入电压低于设定的输出电压（例如电池启动时），也可以稳定地供电。
- 二次(*1)DC/DC转换器IC接纳“BD9S系列”，该系列产品具有超小型和超高效的特点
- 电源监控IC接纳“BD39040MUF-C”，可以监控全部8个系统的输出电压，并具备IC自我诊断功效，有助于提高功效宁静品级。
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已完成系统级验证
- 已完成标准电气特性测试
- 已完成EMC测试（在没有输入滤波器的条件下，切合CISPR25 Class5要求）
- 已完成热测试（疏散配置高效率DC/DC转换器IC，可疏散热量）
- 所使用的IC和分立元器件均切合车载AEC-Q100和AEC-Q101标准。
- 主要IC均支持功效宁静“FS supportive(*2)”。
参考设计“REFRPT001”的参考板“REFRPT001-EVK-001”的外观图（图1）和框图（图2）如下。假定条件：从2个系统的一次DC/DC转换器“ BD9P系列”划分分支出4个系统输出，并为SoC、MCU和CAN设备供电。另外，由于8个系统的输出电源轨均由电源监控IC卖力监控，因此有助于提高功效宁静系统的品级。
图1. 参考板“REFRPT001-EVK-001”的外观图
图2. 参考设计“REFRPT001”的框图
接下来是作为评估数据而果真的EMC测试结果。从测试结果可以看出，纵然让整个参考板运行，在没有输入滤波器的情况下，EMC辐射噪声（天线笔直）（图3）、辐射噪声（天线水平）（图4）和传导噪声（图5）均切合CISPR25 Class5标准。在PCB上还预先预备了用于增加噪声特性余量的输入滤波器装置图案，因此还可以针对会对整个单位的革新事情具有重大影响的EMC问题接纳增加输入滤波器的步伐。
图3. 辐射噪声（天线笔直）
图4.辐射噪声（天线水平）
图5.传导噪声
全力支持客户设计的内容和工具
针对参考设计“REFRPT001”，已经在ROHM官网上果真了以下数据作为支持客户设计的开发工具（内容和工具）。
- 参考框图 / 参考电路图 / 零部件清单（BOM）
- PCB信息 / Gerber数据
- 测试报告（电气特性、EMC特性、热特性）
- 免费的在线仿真工具（参考设计的部分电路）
- 所搭载产品的SPICE模型
- 所搭载产品的CAD工具用符号＆引脚焊盘
- 所搭载产品的热仿真用热模型
另外，如上所述，还可以使用ROHM Solution Simulator(*3)对本参考设计的部分电路进行仿真。ROHM Solution Simulator是一款免费的在线仿真工具，由于还提供包括外围电路在内的标准电路，因此无需准备仿真电路和模型就可以轻松地进行仿真。接下来介绍一个仿真示例。
图6是2个系统电源树的仿真示例，该电源树为电池供电，一次DC/DC转换器IC“BD9P105”后段配备有二次DC/DC转换器IC“BD9S201”和LDO“BD00IA5M”。（请点击这里检察仿真电路。需要注册“我的永利集团”。）
图6. 2个系统电源树的仿真电路(1)
图7是3个系统电源树的仿真示例，该电源树为电池供电，一次DC/DC转换器IC“BD9P205”后段配备有种种二次DC/DC转换器IC。（请点击这里检察仿真电路。需要注册“我的永利集团”。）
图7. 3个系统电源树的仿真电路(2)
将这些参考设计的开发工具和仿真用于ADAS/信息娱乐系统外围单位的设计，可以节省部件选型的麻烦并可切实靠地进行电路验证，从而可以大大减少单位设计的工时。
融入先进技术的产品，成绩ROHM特色参考设计
这次的特色参考设计由凝聚了先进技术和功效的产品打造而成。
●?BD9P系列(接纳Nano Pulse Control?技术的产品(*4))
- 42V耐压、车载一次DC/DC转换器IC系列（表１）
- 具有精彩的高速响应性能，可在电池启动后立即稳定供电
- 具有展频功效，低EMI（低噪声）
- 支持功效宁静“FS supportive”
表1. 一次DC/DC转换器IC“BD9P系列”产品阵容
●?BD9S系列
- 车载二次DC/DC转换器IC系列（表２）
- 搭载有助于提高系统可靠性的输出电压监控功效，并且可以设置软启动时间
- 超高效运行
- 开关频率2.2MHz(typ.)，不会滋扰AM频段
- 支持功效宁静“FS supportive”
表2. 二次DC/DC转换器IC“BD9S系列”产品阵容
●?BD39040MUF-C
- 内置自我诊断功效（BIST）且支持功效宁静的电源监控IC（图8）
- 搭载可调看门狗准时器（Window型）以及过电压监测、欠压监测、复位功效
- 搭载自我诊断功效（BIST），不但可监控系统的电源轨，还可以检测潜在故障
- 内部基准电压电路和振荡电路接纳多路复用，故障概率显着降低
- 支持功效宁静“FS supportive”
- 3mm x 3mm小型封装，可轻松革新系统
图8. 电源监控IC“BD39040MUF-C”的特点
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RBR3LAM60BTF
车载级（切合AEC-Q101）高可靠性，60V肖特基势垒二极管。在本参考设计中，用作电池输入端的防回流二极管。为了尽可能地减少二极管正向电压（Vf）引起的电压降，接纳了Vf很低的RBR系列。 -
RV4C020ZPHZG
车载级（切合AEC-Q101）高可靠性，1.5V驱动低导通电阻Pch MOSFET。底部电极封装，但由于接纳装置可靠性更高的可润湿侧翼形状，因此装置后的视认性更好。在本参考设计中，用作将3.3V系统分支的负载开关。
结语
未来ROHM将继续开发先进的产品和协助将这些产品应用到应用产品中的参考设计，为客户所开发的系统实现节能、小型化、降低发热量、减少设计工时、提高功效宁静品级孝敬力量。ROHM相信，继续并连续地努力将会为汽车社会带来宁静与定心，并为世界各地的人们带来越发富厚多彩的生活。
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