关于TI毫米波雷达芯片(IWR6843)电源替代方案的探讨

背景：

2021年下半年以来，由于疫情、芯片产能和市场囤积等各方面因素影响，我们使用的一款电源芯片买不到现货了(现货价格400元/片, 原价17元/片)，下次供货期约为2025年，故需要寻找一款国产替代方案。

1. IWR6843芯片供电部分分析

IWR6843芯片作为射频+信号处理一体化方案，供电要求也比较复杂，总共需要4路不同电压的电源，具体要求如下表格所示(来源于IWR6843芯片手册第5.5、5.6节)：

在当前的方案中，我们选择的是1.8V、1.0V、3.3V和1.2V方案，在雷达应用的电源设计中，需要注意的就是 RF 电源轨、1.8V 模拟电源轨都对电源纹波、电源噪声比较敏感， 这两路电源轨是给 PLL、模拟基带、ADC、频率综合器、功率放大器、低噪声放大器等模拟器件供电的，在设计中 需要注意电源噪声的抑制，3.3V和1.2V为数字电路电源，不要求低纹波。

上图显示了各路电源可能输入的最大电流，总结如下：

原有的电源芯片LP87524J是TI专门为AWR/IWR雷达设计的一款PMIC，使用单芯片即可完成对雷达的供电，这款芯片可以通过IIC接口对输出进行配置，但是其默认配置刚好满足IWR6843的电源需求，所以上电不需要配置，PMIC就可以正常工作，TI人员给出的单PMIC的理由是：

1. 更高的开关频率(4MHz)更好，因为我们在中频带宽内看到更少的开关谐波。而且更容易滤除频率较高的谐波数较少。
2. 更高的开关频率允许在设计中使用更小的尺寸和更低的无源组件值，允许更小的尺寸和更低的成本选择。
3. 传感器需要4个电源，因此建议所有电源同步。如果4种不同的电源有4种不同的开关频率，由于设备对设备的变化和温度变化，频率漂移不同，那么就会产生难以抑制的多个开关频率谐波。
4. 一些TPS部件在低负载电流下切换到非常低的开关频率(主要是为了在低负载电流下提高效率)，这导致更高的纹波和更多的开关频率谐波，这对射频性能有害。在PMIC中，我们使用强制PWM模式选项在恒定频率切换。
5. 单片多dcdc，解决方案紧凑，BOM数少，PCB面积小。

TI也给了一份外设设计参考：TI mmWave Radar sensor 硬件外设设计参考

针对电源方案，比较了LDO和LC滤波对信号的影响：XWR1xxx Power Management Optimizations – Low Cost LC Filter Solution

结论是：最好使用LDO，信噪比差距2dB左右。

2. ADI/TI其他芯片替代

ADI(凌力尔特)的数款PMIC可以满足我们的需求，但是也不好买，基本上是缺货的。

选用ADI替代是次选。

3. 国产电源芯片替代

国产电源芯片有很多，主要公司见：知乎的文章，但是我找到的能够提供多输出DC-DC的厂家就只有：矽力杰和深圳芯智汇科技有限公司。我们在两家公司各选取了一款初步符合要求的PMIC，详细如下。

3.1 矽力杰SY8600C

详细的技术手册在：[DS_SY8600C.pdf](file:///F:/Synology/SynologyDrive/2-papers/3-数据手册们/DS_SY8600C.pdf)，深圳代理商拿货约3元/片

3.2 X-Powers AXP216

技术手册：AXP216，淘宝约15元/片，这款芯片通道数超过了我们的需求，芯片面积也大一些。

结论：

优选SY8600

4. LDO or LC

TI设计手册给了两种电源构型：

1. PMIC输出接LDO到RF-1V和1.8V
2. PMIC输出接LC滤波器到RF-1V和1.8V

这两种不同的构型对信噪比的影响如下：

现在的困难在于：

1. 如果选用构型1：TI/ADI符合要求（1V，1A输出）的LDO芯片缺货，国产LDO输出电流不够，上述的PMIC输出电流可能不够，需要上更大电流的DC-DC，另一方面，TI推荐的LDO芯片是TPS7A53-Q1，这款芯片的噪声仅为4.4uVrms，能达到这种噪声水平的芯片凤毛麟角。
2. 如果选用构型2：会影响信噪比，不能保证出来的效果跟以前一样。

5. 初步结论

尝试PMIC+LDO方案和多路DC-DC+LDO方案，分别打板验证。

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