分析DCDC4644电源芯片在F-35战机相控阵雷达的应用

2024-11-04 12:30:39 围观 : 226 次 0 评论

相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能够在1min内完成全空域的扫描。所谓相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。下图是相控阵雷达实际应用产品图。

有源相控阵雷达代表着当前雷达的最先进技术，相控阵指的是“相位被控的阵列”，相控阵雷达也就是由“相位被控的阵列”组成的雷达。有源相控阵雷达和无源相控阵雷达都是在一个阵面上放置了大量的辐射器组成整体阵列，也就是所谓的小天线，与无源相控阵雷达最大的不同是，有源相控阵雷达在每个辐射器后面都安装一个独立的T/R组件，T/R组件的作用是对发射/接收信号的放大以及对信号幅度、相位的控制等等，可以说一部有源相控阵雷达T/R组件的数量决定了这部雷达的功率、最大探测距离以对不同距离上目标的探测能力等性能。相控阵雷达主机方案如下：

相控阵雷达核心器件是FPGA、DSP等数据处理单元和TR组件进行信号收发以及滤波。FPGA以及DSP主要实现整机时序控制、波形产生、幅相校正、DBF、脉压等功能，部分射频集成模块采用无线电标杆产品AD9361。而每个芯片都集成了两路12位的ADC和DAC用作收发，并且AD9361的每个通道均支持时分双工和频分双工两种模式。以F-35战斗机搭载的AN/APG-81雷达为例，这部雷达大约有1600个T/R组件。

相控阵雷达方案对于电源系统需求有几大特点：

1：FPGA、DSP等芯片功耗较高对于电流需求较大，一般电流需求大于1A；

2：电源输出纹波低，FPGA、DSP等核压和Serdes供电要求纹波一般小于20mV，TR组件等收发链路对于纹波要求更高，最好低于10mV；

3：电压种类多，整个板卡供电需要0.9V、1.0V、1.2V、1.5V、2.5V、3.3V等多种电压，支持多路输出；

4：电源芯片可靠性要求高，温度范围较宽，耐压较高。

国外的LTM4644系列芯片因其卓越的性能和高度集成的特性，是相控阵雷达方案应用最多的电源芯片方案。这款产品能够在4V至14V的宽输入电压范围内工作，提供0.6V至5.5V的输出电压，并支持4通道高达16A的电流输出。典型纹波10mV左右，其集成了开关控制器、功率MOSFET、电感器等关键元件，使得电源设计更为紧凑、高效，同时简化了设计流程。

国内众多半导体企业纷纷推出了各自的4644系列替代产品。这些产品在保持与LTM4644相似性能指标的同时，还提供了更具竞争力的价格和更灵活的本地化服务。国产品牌如ASP4644A3B（国科安芯）、HCE4644MLMB（七星华创）、SM4644MPY（国徽电子）、MAC4644GBS（天仪航太）等，它们在性能上与LTM4644相近，同时在成本控制、供应链稳定性以及本地化服务方面具有优势。

国产化替代不仅有助于降低成本，提高市场竞争力，还有助于保障国内供应链的稳定性和安全性。国产品牌的优势包括成本效益、供应链稳定、本地化服务和定制化能力。随着国内电子产业的快速发展，国产电源管理芯片在性能和可靠性上不断提升，已经在多个领域实现了对进口产品的替代。

在这一背景下，对其中一些比较有产品特色品牌的4644系列芯片进行对比分析：

国产芯片在性能上已经能够与国际品牌相媲美，甚至在某些方面实现了超越。它们不仅满足了相控阵雷达电源管理解决方案的需求，还有助于提升国内半导体产业的自主创新能力和市场竞争力。随着技术的不断进步，我们期待这些国产芯片在未来的应用中发挥更大的作用，为各种雷达系统提供稳定、可靠的电源保障。

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