三重降壓轉(zhuǎn)換器加升壓控制器可滿足寬范圍 VIN 汽車應(yīng)用的嚴(yán)格要求
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-06-17 16:18:38 | 889 次閱讀
具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源
四個穩(wěn)壓輸出,其中第四個軌為 SEPIC
只需 1 美元即可實現(xiàn)升壓供電
具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源
在汽車應(yīng)用中,需要穩(wěn)定的 5 V、3.3 V 和低于 2 V 的電源軌來為各種模擬和數(shù)字 IC 供電,這些 IC 可能需要不同的電源軌來為內(nèi)容、處理器 I/O 和內(nèi)核供電。這些電源軌由標(biāo)稱 12 V 的汽車電池電壓 VBAT 產(chǎn)生,該電壓通常在 8 V 至 16 V 之間。高效降壓穩(wěn)壓器可以滿足大多數(shù)情況,但在冷啟動情況下,VBAT 可能會在 10 毫秒內(nèi)降至 2 V,如果直接由 VBAT 供電,純降壓穩(wěn)壓器將失去穩(wěn)壓能力?! T8603 升壓控制器可在低至 2 V 的電壓下工作,非常適合用作為降壓穩(wěn)壓器供電的預(yù)調(diào)節(jié)器。當(dāng) VBAT 降至 8.5 V 以下時,升壓控制器輸出 (OUT4) 被調(diào)節(jié)至 8 V。兩個高壓降壓器可以度過冷啟動條件,同時提供恒定的 5 V 和 3.3 V 輸出,如圖 1 所示。一旦 VBAT 從冷啟動恢復(fù)到 8 V 以上,升壓控制器只需作為二極管工作即可。高壓降壓器可以處理高達(dá) 42 V 的 VBAT。在圖 1 中,低壓降壓器由 OUT2 供電,在冷啟動事件期間提供 1.2 V。

圖 1:具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源。三個降壓轉(zhuǎn)換器由升壓預(yù)調(diào)節(jié)器 (VOUT4) 供電,通過 VBAT 冷啟動事件(也顯示)為所有三個輸出提供精確的調(diào)節(jié)?! ∷膫€穩(wěn)壓輸出,第四個軌為 SEPICVBAT,可以長時間保持高電平,例如在雙電池啟動期間或在 24 V 系統(tǒng)中。這對圖 1 中的升壓穩(wěn)壓器沒有影響 — 當(dāng) VBAT 高于 8 V 時,VBAT 通過 — 但兩個高壓降壓穩(wěn)壓器的電流輸出容量通常在更高的 VBAT 下受到熱限制,這是由于開關(guān)損耗增加,尤其是在汽車應(yīng)用中經(jīng)常使用的 2 MHz 開關(guān)頻率下。

圖 2:針對效率進(jìn)行了優(yōu)化并由 SEPIC 供電的高壓降壓轉(zhuǎn)換器。

圖 3:升壓轉(zhuǎn)換器的四個穩(wěn)壓輸出由通道 3 降壓穩(wěn)壓器供電
可以通過降低開關(guān)頻率或降低降壓穩(wěn)壓器的工作電壓來控制溫度上升。在圖 2 中,第四個通道設(shè)置為 SEPIC,為高壓降壓穩(wěn)壓器供電,其輸出調(diào)節(jié)為 12 V,這對于降壓穩(wěn)壓器的效率來說是最佳的。通過以最佳效率運行降壓穩(wěn)壓器,溫度上升得到很好的控制。圖 2 顯示了一種生成四個精確調(diào)節(jié)輸出的簡單方法。在輕負(fù)載下,該電路在輸入低至 2 V 時仍能保持調(diào)節(jié)。
由一個降壓轉(zhuǎn)換器供電的升壓轉(zhuǎn)換器
一些汽車應(yīng)用需要穩(wěn)定的高壓,例如 54 V。產(chǎn)生這種穩(wěn)定的高壓軌的一種方法是從其中一個高壓降壓穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動升壓穩(wěn)壓器,如圖 3 所示。只要 VBAT 高于高壓降壓穩(wěn)壓器的最小輸入電壓,所有四個輸出都會得到調(diào)節(jié)。降壓穩(wěn)壓器限制升壓轉(zhuǎn)換器的最大電流,保護(hù)升壓器免受短路影響并限制逐周期電流。
帶電荷泵的附加穩(wěn)壓電壓 可以將電荷泵電路添加到 SEPIC 電路中,如圖 4 所示,以提供另一個穩(wěn)壓輸出。圖 4 顯示了不同輸入電壓的穩(wěn)壓曲線。同樣,可以實施負(fù)輸出電荷泵來生成負(fù)軌。


EMI 性能
LT8603 使用 2 相時鐘。通道 1 與通道 2 的工作角度為 180°,從而降低了降壓穩(wěn)壓器的峰值輸入電流并有助于降低 EMI。高密度電子元件需要仔細(xì)平衡熱性能和 EMI 性能。LT8603 演示電路 DC2114A 展示了針對低 EMI 優(yōu)化的布局,符合 CISPR 25 Class 5 峰值限制。圖 5 顯示了垂直極化在 30 MHz 至 1000 MHz 范圍內(nèi)的輻射 EMI 結(jié)果。輸入為 14 V,每個輸出的負(fù)載為 1 A。
結(jié)論 LT8603 將三個降壓穩(wěn)壓器和一個升壓控制器整合到一個微型 6 mm × 6 mm QFN 封裝中,提供多功能緊湊型電源解決方案。每個降壓穩(wěn)壓器都具有內(nèi)部電源開關(guān)、逐周期電流限制和跟蹤/軟啟動控制。其同步整流拓?fù)淇商峁└哌_(dá) 94% 的效率。突發(fā)模式操作可將靜態(tài)電流保持在 30 μA 以下(所有通道均開啟),非常適合始終開啟的系統(tǒng)。寬輸入范圍(從 2 V 到 42 V)和多功能功能使 LT8603 非常適合汽車和其他要求苛刻的應(yīng)用。

圖 5:LT8603 DC2114A CISPR 25 5 類輻射 EMI,30 MHz 至 1 GHz。
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