使用 LP87702K-Q1 的 xWR 雷达电源设计

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1 使用 LP87702K-Q1 的 xWR 雷达电源设计

本文详细介绍了使用 LP87702K-Q1 电源管理集成电路的 AWR 和 IWR 雷达应用电源解决方案的设计注意事项。支持的雷达器件包括汽车类 AWR1443、AWR1642、AWR1843 和 AWR6843 传感器以及工业类 IWR1443、IWR1642、IWR1843 和 IWR6843 传感器。这种设计的主要益处在于，它不需要使用 LDO，可提高系统的整体效率；因此，不使用 LDO 可提高热性能，同时可用低成本的 LC 滤波器实现 xWR 噪声性能。此电源解决方案假定输入电压为 3 到 36V，使用 LM61460-Q1 可转换为 3.3V 电压。

图 1-1 简要方框图

1 引言

LP87702K-Q1 具有两个单独的降压转换器和一个升压转换器。LP87702K-Q1 可进行 OTP 编程，默认寄存器值已在 TI 出厂配置中设为其所需值，且在上电后还可以通过 I²C 再次设置。请参阅 LP877020-Q1 配置指南，了解如何通过 I²C 来使用和配置 LP87702K-Q1 的详细信息。电源轨的主要 OTP 设置已在表 1-1 中列出。

表 1-1 电源轨的主要 OTP 设置

组	说明	位名字	LP87702K-Q1
器件标识	OTP 配置	OTP_ID	23h
器件标识	OTP_ID 的修订版本	OTP_REV	0
BUCK0	输出电压	BUCK0_VSET	1.8V
	使能，EN 引脚或 I²C 寄存器	BUCK0_EN_PIN_CTRL、BUCK0_EN	EN1
	强制 PWM	BUCK0_FPWM	是
	峰值电流限值	BUCK0_ILIM	4A
	最大负载电流	不适用	3A
BUCK1	输出电压	BUCK1_VSET	1.01 V
	使能，EN 引脚或 I²C 寄存器	BUCK1_EN_PIN_CTRL、BUCK1_EN	EN1
	强制 PWM	BUCK1_FPWM	是
	峰值电流限值	BUCK1_ILIM	4.5A
	最大负载电流	不适用	3.5A
BOOST	模式，升压或旁路	不适用	升压
	输出电压	BOOST_VSET	5V
	使能，EN 引脚或 I²C 寄存器	BOOST_EN_PIN_CTRL、BOOST_EN	EN1
	峰值电流限值	BOOST_ILIM	1.4A
	最大负载电流	不适用	0.6A
VANA	VANA 过压阈值	不适用	4.3V 上升

从 OTP 存储器加载的完整寄存器位列表显示在 LP87702-Q1 技术参考手册 中。

2 xWR 电源要求

下面介绍了 TI 雷达处理器的电源设计挑战，以及 TI 雷达处理器在此设计中的解决方法。

1.0V/1.3V 射频和 1.8V 射频电源轨有非常严格的纹波规格（以 μV 范围表示），要让开关稳压器符合此类低纹波规格非常具有挑战性。
过去，人们在射频电源轨上使用 LDO，但 LDO 解决方案的热性能较差并且会增加成本。
在开关稳压器和 AWR 电源轨之间使用了一个低成本 LC 滤波器来过滤纹波。应仔细选择 LC 滤波器，因为电感大会导致负载瞬态稳定或振铃问题，也会增加它们之间的压降。较小的电感则不能提供足够的滤波性能。
所有电源轨应当处于额定电压电平 ±5%（除了 1.2V 的 -5% 和 +10% 要求）的范围内且增加的振铃会导致超出规格。
理想情况下，所有振铃应当快速稳定（在 ADC 开始时间前）以避免与电源稳定噪声相关的杂散。
更高的稳压器开关频率可帮助减小 LC 滤波器尺寸，也会提高稳压器带宽，以最大限度地减少负载瞬变期间的电压下冲或过冲。所有 TI 雷达 PMIC 供电射频电源轨都使用 4MHz 或更高的开关频率。
LC 滤波器放置在开关变压器调节环路之外。L（铁氧体磁珠）的位置接近稳压器输出，而此 LC 滤波器的 C（电容器）包括 AWR 电源引脚的去耦电容器。
PCB 尺寸非常有限，因此有必要在 USRR、SRR 和某些 MRR 应用中采用极小的电源管理解决方案。
电路板温度上升会影响 AWR 射频性能，因此有必要降低 PMIC 和稳压器加热导致的电路板温度升高所带来的影响。也有些雷达应用涉及使用塑料外壳，而热管理也变得非常关键。
雷达传感器的系统级安全要求正在不断提高，因此有必要使用可满足系统级安全目标（PMIC l 级别的 ASIL-B 或 ASIL-C）的 PMIC。