自動駕駛汽車的時間表

毫無疑問，自動駕駛汽車即將到來，即使一路上有一些挫折。所以，有幾個好的問題可能是：我們什么時候能到達那里，需要多長時間才能到達那里？

根據汽車行業的說法，這種轉變有兩個標準術語：一個是進化的，即現有汽車一點一點地到達那里（類似于特斯拉的自動駕駛功能），另一個是革命性的術語，即我們擁有完全自動駕駛汽車（如谷歌正在開發的汽車）。我不清楚任何一條道路是否會自行成功，但它更有可能最終成為兩者的共生融合。

那么，未來幾年的下一步是什么？好吧，根據我從一些關鍵行業專家那里獲得的關于這些問題的信息，以下是將要取得的進步列表：

更高級的駕駛員輔助功能，將同步到導航和GPS系統。

像谷歌這樣的公司將收集和積累有關自動駕駛汽車可能遇到的每種情況的數據。

主要城市的3D測繪數據將需要測繪公司加強。

汽車制造商和高科技汽車系統供應商需要彼此密切合作，以確保光檢測、激光雷達、雷達傳感器、GPS和攝像頭協同工作。

具有上述功能的車輛必須在所有地形和氣候下進行測試。

展望未來，比如說到2020年，配備上述半自動功能的車輛應該能夠在十字路口、交通信號燈和走走停停的交通狀況中導航。然而，即使是這些高度自動化的汽車，在緊急情況下仍然需要一個真正的人站在前面。展望未來，比如說到2024年，這些半自動駕駛汽車也將在更嚴格的條件下正常運行，例如惡劣天氣和夜間。到這個時間范圍，電梯服務提供商可能會開始使用這些類型的汽車，沒有任何司機。當然，汽車制造商必須確保他們的車輛能夠理解行人的信號，比如在十字路口或十字路口揮手致意。所有這些進步都需要汽車制造商在其車輛中擁有許多自主功能，這可能會使自動駕駛汽車在本世紀30年代中期上路。

當然，實現這一時間表所需的所有進步都將是IC半導體行業的福音，因為它將為實現這一目標所需的許多系統提供大部分硅含量。該硅含量將由數字和模擬集成電路（IC）組成。

模擬集成電路

全自動駕駛汽車顯然將擁有許多不同的電子系統，混合使用數字和模擬IC。這些將包括高級駕駛輔助系統（ADAS），自動駕駛計算機，自動泊車輔助，盲點監控，智能巡航控制，夜視，激光雷達等等。所有這些系統都需要各種不同的電壓軌和電流水平才能正常運行;但是，它們可能需要直接由汽車電池和/或交流發電機供電，在某些情況下，需要由這些電源軌之一的后穩壓軌道供電。VLSI 數字 IC（如 FPGA 和 GPU）的核心電壓通常就是這種情況，這些 IC 可能需要低于 1 V 的工作電壓，電流從幾安培到 10 安培不等。

系統設計人員還必須確保ADAS符合車輛內的各種抗噪標準。在汽車環境中，開關穩壓器正在重視低散熱和效率的領域取代線性穩壓器。此外，開關穩壓器通常是輸入電源總線上的第一個有源元件，因此對整個轉換器電路的EMI性能有重大影響。

EMI發射有兩種類型：傳導和輻射。傳導輻射依賴于連接到產品的電線和走線。由于噪聲局限于設計中的特定端子或連接器，因此在開發過程的早期，通過如前所述，良好的布局或濾波器設計通常可以確保符合傳導輻射要求。

然而，輻射發射完全是另一回事。電路板上承載電流的所有東西都會輻射電磁場。電路板上的每一條走線都是天線，每個銅平面都是諧振器。除純正弦波或直流電壓外，任何其他因素都會在整個信號頻譜中產生噪聲。即使經過精心設計，電源設計人員在系統測試之前也永遠不會真正知道輻射發射有多糟糕，并且在設計基本完成之前無法正式執行輻射發射測試。

濾波器通常用于通過在一定頻率或一定頻率范圍內衰減強度來降低EMI。通過空間傳播的能量的一部分（輻射）通過添加金屬和磁屏蔽來衰減。通過添加鐵氧體磁珠和其他濾波器來馴服位于PCB走線（導電）上的部分。EMI無法消除，但可以衰減到其他通信和數字組件可接受的水平。此外，一些監管機構執行標準以確保合規性。

具有低EMI/EMC輻射的高壓轉換器解決方案

正是由于本文概述的應用限制，ADI公司的線性功耗?集團開發了LT8650S，這是一款支持高輸入電壓的雙輸出單片式同步降壓轉換器，還具有低EMI/EMC輻射。其 3 V 至 42 V 輸入電壓范圍使其成為汽車應用的理想選擇，包括 ADAS，這些應用必須在冷啟動和啟停情況下進行調節，最小輸入電壓低至 3 V，拋負載瞬變超過 40 V。如圖1所示，它是一種雙通道設計，由兩個高壓4 A通道組成，提供低至0.8 V的電壓，使其能夠驅動目前可用的最低電壓微處理器內核。其同步整流拓撲在 2 MHz 開關頻率下提供高達 94.4% 的效率，而突發模式操作可在空載待機條件下將靜態電流保持在 6.2 μA（兩個通道均接通）以下，使其成為始終接通系統的理想選擇。?

圖1.簡化的LT8650S原理圖在2 MHz時提供5 V/4 A輸出和3.3 V/4 A輸出。

LT8650S的開關頻率可在300 kHz至3 MHz范圍內編程，并在整個范圍內同步。其 40 ns 最小導通時間可實現 16 V在至 2.0 V外高壓通道上的降壓轉換，開關頻率為2 MHz。其獨特的靜音開關 2 架構使用兩個內部輸入電容器以及內部 BST 和 INTVCC 電容器，以最大限度地減少熱回路的面積。結合控制良好的開關邊沿和具有集成接地層的內部結構以及使用銅柱代替鍵合線，LT8650的設計大大降低了EMI/EMC輻射。有關排放輸出特性，請參見圖2。這種改進的EMI/EMC性能對電路板布局不敏感，即使在使用2層PC板時也能簡化設計并降低風險。LT8650S可在整個負載范圍內以2 MHz開關頻率輕松通過汽車CISPR 25 5類峰值EMI限制。擴頻頻率調制也可用于進一步降低EMI水平。?

圖2.LT8650S輻射EMI性能圖。

LT8650S 采用內部頂部和底部高效率電源開關，并將必要的升壓二極管、振蕩器、控制和邏輯電路集成到單個芯片中。低紋波突發模式操作可在低輸出電流下保持高效率，同時將輸出紋波保持在 10 mV p-p 以下。最后，LT8650S采用小型耐熱性能增強型4 mm×6 mm IC引腳LGA封裝。

同樣，對于需要比LT8650S更寬的輸入范圍的應用，我們還開發了LT8645S，這是一款具有高輸入電壓能力的單片式同步降壓轉換器，還具有低EMI輻射。其 3.4 V 至 65 V 輸入電壓范圍使其成為汽車和卡車應用的理想選擇，這些應用必須在冷啟動和啟停情況下進行調節，最小輸入電壓低至 3.4 V，拋負載瞬變超過 60 V。如圖3所示，它是一種單通道設計，在5 V時提供8 A輸出。其同步整流拓撲在 2 MHz 開關頻率下提供高達 94% 的效率，而突發模式操作可在空載待機條件下將靜態電流保持在 2.5 μA 以下，使其成為始終接通系統的理想選擇。

圖3.簡化的LT8645S原理圖，在2 MHz時提供5 V/8 A輸出。

LT8645S的開關頻率可在200 kHz至2.2 MHz范圍內編程，并在整個范圍內同步。其獨特的靜音開關 2 架構使用兩個內部輸入電容器以及內部 BST 和 INTVCC 電容器，以最大限度地減少熱回路的面積。結合控制良好的開關邊沿和具有集成接地層的內部結構以及使用銅柱代替鍵合線，LT8645 的設計大大降低了 EMI/EMC 輻射。有關排放輸出特性，請參見圖4。這種改進的EMI/EMC性能對電路板布局不敏感，即使在使用2層PC板時也能簡化設計并降低風險。LT8645S可在整個負載范圍內輕松通過汽車CISPR 25，5類峰值EMI限制。擴頻頻率調制也可用于進一步降低EMI水平。

圖4.LT8645S輻射EMI性能圖。

LT8645S 采用內部頂部和底部高效率電源開關，并將必要的升壓二極管、振蕩器、控制和邏輯電路集成到單個芯片中。低紋波突發模式操作可在低輸出電流下保持高效率，同時將輸出紋波保持在 10 mV p-p 以下。最后，LT8645S采用小型耐熱性能增強型4 mm×6 mm IC 32引腳LQFN封裝。

結論

未來自動駕駛汽車（和卡車）所必需的汽車系統的擴散即使在現在也繼續獲得動力。當然，電壓和電流水平會發生變化;然而，對低EMI/EMC輻射的要求不會消失，它們需要運行的惡劣環境也不會消失。幸運的是，ADI線性電源產品線有越來越多的解決方案，可以為現在和未來的系統設計人員提供幫助，即使到2030年代中期似乎還有很長的路要走。

審核編輯：郭婷