鉅大LARGE | 點擊量:871次 | 2019年12月31日
嚴酷的汽車環(huán)境要求高性能電源轉(zhuǎn)換
汽車和重型設(shè)備環(huán)境對任何類型的電子產(chǎn)品而言都是非常嚴酷的。寬工作電壓要求結(jié)合大的電壓瞬態(tài)和寬溫度變化范圍,這些因素合起來使電子系統(tǒng)處于非常艱難的工作環(huán)境。使考慮因素更加復(fù)雜的是,電子系統(tǒng)中的電壓軌數(shù)量也在增加。例如,一個典型的導(dǎo)航系統(tǒng)可能有6個或更多不同的電源,包括8.5V、5V、3.3V、2.5V、1.8V和1.5V。同時,隨著組件數(shù)量的增加,可用空間也在不斷縮小。因此,由于空間限制和高溫條件,高效率轉(zhuǎn)換以最大限度地降低功耗變得更重要了。
結(jié)果,一個用于汽車和卡車的良好開關(guān)穩(wěn)壓器需要規(guī)定在4V至60V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作。60V的額定值為通常箝位在36V至40V范圍的12V系統(tǒng)提供了良好的裕度。此外,在卡車和重型設(shè)備中能見到的雙電池應(yīng)用中,由于其24V標稱電池電壓,甚至需要更高的工作電壓。這類應(yīng)用大多數(shù)箝位到58V最高工作電壓,因此60V額定值通常足夠了。汽車和卡車上需要過壓箝位,以限定發(fā)動機啟動器的電感性回掃電壓所引起的瞬態(tài)電壓最大值。
有很多汽車和卡車系統(tǒng)即使車輛發(fā)動機未運行時也需要連續(xù)供電,例如遙控車門開啟系統(tǒng)和報警系統(tǒng)。就這類始終保持接通的系統(tǒng)而言,擁有一個具低靜態(tài)電流的DC/DC轉(zhuǎn)換器是非常重要,因為在處于休眠模式時可最大限度地延長電池運行時間。在這類環(huán)境中,穩(wěn)壓器以通常的連續(xù)開關(guān)模式運行,直至輸出電流降至低于預(yù)先設(shè)定的30mA至50mA左右的門限為止。低于這個值以后,開關(guān)穩(wěn)壓器必須進入突發(fā)模式(BurstMode?)工作,以將靜態(tài)電流降低到數(shù)十uA范圍之內(nèi),從而降低從電池吸取的功率,以延長電池運行時間。
由于60V輸入的DC/DC轉(zhuǎn)換器供貨不足,因此有些設(shè)計師轉(zhuǎn)而求助于基于變壓器的拓撲或外部高壓側(cè)驅(qū)動器,以在電壓高達60V時工作。其它一些設(shè)計師則采用需要額外電源級的中間總線轉(zhuǎn)換器。這兩類替代性解決方案都提高了設(shè)計復(fù)雜性,而且在大多數(shù)情況下,降低了總體效率。不過,凌力爾特公司提供了LTC3890。這是一個日益擴大的60V輸入降壓型開關(guān)穩(wěn)壓控制器系列的最新器件,該系列解決了上述汽車和卡車應(yīng)用中遇到的很多關(guān)鍵問題。圖1顯示了LTC3890將9V至60V輸入轉(zhuǎn)換成3.5V/5A和8.5V/3A輸出應(yīng)用中的工作原理圖。
圖1:LTC3890將9V至60V輸入轉(zhuǎn)換成8.5V/3A和3.3V/5A輸出
LTC3890/-1是一個高壓雙輸出同步降壓型DC/DC控制器,在一路輸出運行時僅消耗50uA電流,而在兩路輸出都啟動時,則消耗60uA。當兩個輸出都關(guān)斷時,LTC3890/-1僅消耗14uA電流。其4V至60V的輸入電源范圍用來保護該器件免受高壓瞬態(tài)影響,并在汽車、重型設(shè)備和卡車冷車發(fā)動以及涵蓋多種輸入電源和電池化學(xué)組成時連續(xù)工作。在輸出電流高達20A時,每路輸出都可以在0.8V至24V的范圍內(nèi)設(shè)定,而且效率高達98%,從而使該器件非常適用于12V或24V汽車、卡車、重型設(shè)備以及工業(yè)控制應(yīng)用。
LTC3890/-1以50kHz至900kHz的可選固定頻率工作,并可用其鎖相環(huán)(PLL)同步至75kHz至850kHz的外部時鐘。在輕負載時,用戶可以選擇連續(xù)工作、脈沖跳躍和低紋波突發(fā)模式工作。LTC3890的兩相工作降低了輸入濾波和電容要求。其電流模式架構(gòu)提供方便的環(huán)路補償、快速瞬態(tài)響應(yīng)和卓越的電壓調(diào)節(jié)。通過測量輸出電感器(DCR)兩端的壓降完成輸出電流檢測,以實現(xiàn)最高效率,或者也可以用可選檢測電阻器完成輸出電流檢測。電流折返在過載情況下限制MOSFET產(chǎn)生的熱量。這些特點結(jié)合僅為95ns的最短接通時間,使該控制器成為高降壓比應(yīng)用的理想選擇。
該器件有兩種版本:LTC3890是全功能器件,其功能包括時鐘輸出、時鐘相位調(diào)制、兩個單獨的電源良好輸出、以及可調(diào)電流限制。LTC3890-1沒有這些額外的功能,采用28引腳SSOP封裝。LTC3890采用32引線5mmx5mmQFN封裝。