《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為汽車電子系統(tǒng)提供供電和保護(hù),無(wú)開(kāi)關(guān)噪聲,效率高達(dá)99.9%.

2020-06-22
來(lái)源:與非網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 汽車電子 ECU 發(fā)電機(jī)

汽車電子系統(tǒng)供電時(shí),不但需要滿足高可靠性要求,還需要應(yīng)對(duì)相對(duì)不太穩(wěn)定的電池電壓,具有一定挑戰(zhàn)性。與車輛電池連接的電子和機(jī)械系統(tǒng)具有差異性,可能導(dǎo)致標(biāo)稱 12 V 電源出現(xiàn)大幅電壓偏移。事實(shí)上,在一定時(shí)間段內(nèi),12 V 電源的變化范圍為–14 V 至+35 V,且可能出現(xiàn)+150 V 至–220 V 的電壓峰值。其中有些浪涌和瞬變?cè)谌粘J褂弥谐霈F(xiàn),其他則是因?yàn)楣收匣蛉藶殄e(cuò)誤導(dǎo)致。無(wú)論起因?yàn)楹?,它們?duì)汽車電子系統(tǒng)造成的損害難以診斷,修復(fù)成本也很高昂。

 

通過(guò)總結(jié)上個(gè)世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn),汽車制造商對(duì)會(huì)干擾運(yùn)行、造成損壞的電子狀況和瞬變進(jìn)行了分類。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)對(duì)這些行業(yè)知識(shí)進(jìn)行編譯,制定出適用于道路車輛的 ISO 16750-2 和 ISO 7367-2 規(guī)范。汽車電子控制單元(ECU)使用的電源至少應(yīng)該能夠承受這些狀況,且不造成損壞。至于關(guān)鍵系統(tǒng),則必須保持其功能性和容差。這需要電源能夠通過(guò)瞬變調(diào)節(jié)輸出電壓,以保持 ECU 運(yùn)行。理想情況下,完整的電源解決方案無(wú)需使用保險(xiǎn)絲,可以最大限度降低功耗,且采用低靜態(tài)電流,在不耗盡電池電量的情況下,支持系統(tǒng)始終保持開(kāi)啟。

 

ISO 16750-2 汽車電子系統(tǒng)面臨的狀況

ADI 公司發(fā)布了多份刊物,詳細(xì)介紹 ISO 7367-2 和 ISO 16750-2 規(guī)范,以及如何使用 LTspice?模擬這些規(guī)范。1,2,3,4

 

在最近的迭代中,ISO 7367-2 電磁兼容規(guī)范主要介紹來(lái)自相對(duì)較高的阻抗源(2 Ω至 50 Ω)的大幅度(》100 V)、短時(shí)持續(xù)(150 ns 至 2 ms)瞬變。這些電壓峰值通??梢允褂脽o(wú)源組件消除。圖 1 顯示定義的 ISO 7367-2 脈沖 1,以及增加的 330 μF 旁路電容。電容將尖峰幅度從–150 V 降低至–16 V,完全在反向電池保護(hù)電路支持的范圍內(nèi)。ISO 7367-2 脈沖 2a、3a 和 3b 的能耗遠(yuǎn)低于脈沖 1,所需的抑制電容也更少。

 

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圖 1.ISO 7367-2:帶和不帶 330 μF 旁路電容的脈沖 1。

 

ISO 16750-2 主要介紹來(lái)自低阻抗源的長(zhǎng)脈沖。這些瞬變無(wú)法輕松過(guò)濾,通常需要使用基于穩(wěn)壓器的主動(dòng)式解決方案。一些更具挑戰(zhàn)性的測(cè)試包括:負(fù)載突降(測(cè)試 4.6.4)、電池反接(測(cè)試 4.7)、疊加交變電壓測(cè)試(測(cè)試 4.4),以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況(測(cè)試 4.6.3)。圖 2 顯示了這些測(cè)試脈沖的視圖。ISO 16750-2 中所示條件的差異性,加上 ECU 對(duì)電壓和電流的要求,通常需要合并使用這些方案,以滿足所有要求。

 

負(fù)載突降

負(fù)載突降(ISO 16750-2:測(cè)試 4.6.4)屬于嚴(yán)重的瞬態(tài)過(guò)壓,模擬電池?cái)嚅_(kāi),但交流發(fā)電機(jī)提供大量電流的情況。負(fù)載突降期間的峰值電壓被分為受抑制電壓或未受抑制電壓,由 3 相交流發(fā)電機(jī)的輸出是否使用雪崩二極管來(lái)決定。受抑制的負(fù)載突降脈沖限制在 35 V,不受抑制的脈沖峰值范圍則為 79 V 至 101 V。無(wú)論是哪種情況,因?yàn)榻涣靼l(fā)電器定子繞組中存儲(chǔ)了大量電磁能量,所以可能需要 400 ms 進(jìn)行恢復(fù)。雖然大部分汽車制造商使用雪崩二極管,但隨著人們對(duì)可靠性的要求不斷增高,使得一些制造商要求 ECU 的峰值負(fù)載突降電壓必須接近未受抑制情況下的電壓。

 

解決負(fù)載突降問(wèn)題的解決方案之一就是添加瞬變電壓抑制器(TVS)二極管,從局部箝位 ECU 電源。更緊湊、容差更嚴(yán)格的方法則是使用主動(dòng)浪涌抑制器,例如 LTC4364,該抑制器以線性方式控制串接的 N 通道 MOSFET,將最大輸出電壓箝位至用戶配置的水平(例如,27 V)。浪涌抑制器可以幫助斷開(kāi)輸出,支持可配置限流值和欠壓鎖定,且可使用背靠背 NFET 提供通常需要的反向電池保護(hù)。

 

對(duì)于線性穩(wěn)壓功率器件,例如浪涌抑制器,存在的隱患在于,在負(fù)載突降期間限制輸出電壓,或者在短路輸出期間限制電流時(shí),N 通道 MOSFET 可能功耗較大。功率 MOSFET 的安全工作區(qū)域(SOA)限制最終會(huì)限制浪涌抑制器能夠提供的最大電流。它還給出了在 N 通道 MOSFET 必須關(guān)閉,以避免造成損壞之前,必須保持穩(wěn)壓的時(shí)長(zhǎng)限制(通常使用可配置定時(shí)器引腳設(shè)置)。這些 SOA 導(dǎo)致的限制隨著工作電壓升高變得更加嚴(yán)重,增加了浪涌抑制器在 24 V 和 48 V 系統(tǒng)中使用的難度。

 

更具擴(kuò)展性的方法使用降壓穩(wěn)壓器,該穩(wěn)壓器可在 42 V 輸入下運(yùn)行,例如 LT8640S。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器與線性穩(wěn)壓器不同,并無(wú) MOSFET SOA 限制,但顯然它更加復(fù)雜。降壓穩(wěn)壓器的效率支持實(shí)施大電流操作,其頂部開(kāi)關(guān)則允許輸出斷開(kāi),并支持電流限制。至于降壓穩(wěn)壓器靜態(tài)電流問(wèn)題,已由最新一代器件解決,這些器件僅消耗幾微安電流,在無(wú)負(fù)載條件下也保持穩(wěn)壓。通過(guò)使用 Silent Switcher?技術(shù)和展頻技術(shù),開(kāi)關(guān)噪聲問(wèn)題也得到大幅改善。

 

此外,有些降壓穩(wěn)壓器能按 100%占空比運(yùn)行,保證頂部開(kāi)關(guān)持續(xù)開(kāi)啟,通過(guò)電感將輸入電壓傳輸?shù)捷敵?。在過(guò)壓或過(guò)流條件下,會(huì)觸發(fā)開(kāi)關(guān)操作,以分別限制輸出電壓或電流。這些降壓穩(wěn)壓器(例如 LTC7862)作為開(kāi)關(guān)浪涌抑制器使用,實(shí)現(xiàn)低噪聲、低損耗操作,同時(shí)保持開(kāi)關(guān)模式電源的可靠性。

 

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圖 2. 一些更嚴(yán)格的 ISO 16750-2 測(cè)試的概述。

 

反向電壓

當(dāng)電池終端或跳線因?yàn)椴僮鲉T故障反向連接時(shí),會(huì)發(fā)生反向電壓條件(也稱為反向電池條件)。相關(guān)的 ISO 16750-2 脈沖(測(cè)試 4.7)反復(fù)對(duì) DUT 施加–14 V 電壓,每次 60 秒。關(guān)于此測(cè)試,有些制造商增加了自己的動(dòng)態(tài)版本,在突然施加反向偏置(–4 V)之前,先起始地為此器件供電(例如,VIN = 10.8 V)。

 

快速研究數(shù)據(jù)手冊(cè)后發(fā)現(xiàn),很少有 IC 設(shè)計(jì)可以接受反向偏置,其中 IC 的絕對(duì)最小引腳電壓一般限制在–0.3 V。低于地的電壓如果超過(guò)一個(gè)二極管的電壓,會(huì)導(dǎo)致額外電流流過(guò)內(nèi)部結(jié),例如 ESD 保護(hù)器件和功率 MOSFET 的體二極管。在反向電池條件下,極化旁路電容(例如鋁電解電容)也可能受到損壞。

 

肖特基二極管可以防止反向電流,但在正常運(yùn)行期間,正向電流更高時(shí),這種方法會(huì)導(dǎo)致更大功耗。圖 3 所示為基于串接 P 通道 MOSFET 的簡(jiǎn)單保護(hù)方案,這種方案可以降低功耗損失,但在低輸入電壓下(例如,發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)),因?yàn)槠骷撝惦妷旱脑?,這種方案可能無(wú)法順暢運(yùn)行。更加有效的方法是使用理想的二極管控制器(例如 LTC4376),以驅(qū)動(dòng)串行 N 通道 MOSFET,該 MOSFET 在負(fù)電壓時(shí)切斷輸入電壓。正常運(yùn)行期間,理想二極管控制器調(diào)節(jié) N 通道 MOSFET 的源漏電壓降低到 30 mV 或更低,將正向壓降和功耗降低超過(guò)一個(gè)數(shù)量級(jí)(相比肖特基二極管)。

 

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圖 3. 解決困難的 ISO 16750-2 測(cè)試的不同方法。

 

疊加交變電壓

疊加交變電壓測(cè)試(ISO 16750-2:測(cè)試 4.4)模擬汽車的交流發(fā)電器的交流輸出的影響。正如名字所示,正弦信號(hào)在電池軌道上疊加,峰峰值幅度為 1 V、2 V 或 4 V,具體由嚴(yán)重程度分類決定。對(duì)于所有嚴(yán)重性等級(jí),最大輸入電壓為 16 V。正弦頻率以對(duì)數(shù)方式排列,范圍為 50 Hz 至 25 kHz,然后在 120 秒內(nèi)回到 50 Hz,總共重復(fù) 5 次。

 

本測(cè)試會(huì)導(dǎo)致在任何的互連濾波器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)產(chǎn)生大幅度諧振低于 25 kHz 的電流和電壓擺幅,。它也會(huì)使開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器出現(xiàn)問(wèn)題,其環(huán)路帶寬限制使其難以通過(guò)高頻率輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。解決方案就像是中間整流元件,例如功率肖特基二極管,但對(duì)于反向電壓保護(hù),這并不是一種解決問(wèn)題的好方法。

 

在這種情況下,理想的二極管控制器無(wú)法像在反向電壓保護(hù)應(yīng)用中一樣發(fā)揮作用,因?yàn)樗鼰o(wú)法足夠快速地開(kāi)關(guān) N 通道 MOSFET,以和輸入保持同步。柵極上拉強(qiáng)度是其中一個(gè)限制因素,一般因?yàn)閮?nèi)部電荷泵限制在 20 μA 左右。當(dāng)理想的二極管控制器能夠快速關(guān)閉 MOSFET 時(shí),開(kāi)啟速度會(huì)非常慢,不適合對(duì)極低頻率以外的情況實(shí)施整流。

 

更合適的方法是使用 LT8672 主動(dòng)整流器控制器,該控制器可以快速開(kāi)關(guān) N 通道 MOSFET,以按高達(dá) 100 kHz 的頻率整流輸入電壓。主動(dòng)整流器控制器是帶有兩個(gè)重要附加器件的理想二極管控制器:一個(gè)由輸入電壓增壓的大型電荷存儲(chǔ)器,一個(gè)快速開(kāi)關(guān) N 通道 MOSFET 的強(qiáng)勁柵極驅(qū)動(dòng)器。與使用肖特基二極管相比,這種方法可以降低功率損失達(dá) 90%以上。LT8672 也和理想的二極管控制器一樣,保護(hù)下游電路不受電池反接影響。

 

啟動(dòng)工況

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況(ISO 16750-2:測(cè)試 4.6.3)屬于極端欠壓瞬變,有時(shí)候指代冷啟動(dòng)脈沖,這是因?yàn)樵诟蜏囟认?,?huì)發(fā)生最糟糕的電池壓降。特別是,當(dāng)啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí),12 V 電池電壓可能立刻降低到 8 V、6 V、4.5 V 或 3 V,具體由嚴(yán)重程度分類決定(分別為 I、IV、II 和 III 級(jí))。

 

在有些系統(tǒng)中,低壓差(LDO)線性穩(wěn)壓器或開(kāi)關(guān)降壓穩(wěn)壓器足以支持電源電軌應(yīng)對(duì)這些瞬變,只要 ECU 電壓低于最低的輸入電壓。例如,如果最高的 ECU 輸出電壓為 5 V,且其必須達(dá)到嚴(yán)重程度等級(jí) IV(最低輸入電壓 6 V),那么使用壓差低于 1 V 的穩(wěn)壓器即可。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況電壓最低的分區(qū)只能持續(xù) 15 ms 至 20 ms,所以大型旁路電容之后的整流器件(肖特基二極管、理想的二極管控制器、主動(dòng)整流器控制器)可能能夠經(jīng)受這部分脈沖,如果電壓凈空短暫地下降至低于穩(wěn)壓器壓降差。

 

但是,如果 ECU 必須支持高于最低輸入電壓的電壓,則需要使用升壓穩(wěn)壓器。升壓穩(wěn)壓器可以在高電流電平上,有效保持來(lái)自低于 3 V 的輸入的 12 V 輸出電壓。但是,升壓穩(wěn)壓器還存在一個(gè)問(wèn)題:從輸入到輸出的二極管路徑無(wú)法斷開(kāi),所以自然地電流在啟動(dòng)時(shí)或者短路時(shí)不受限。為了防止電流失控,專用的升壓穩(wěn)壓器(例如 LTC3897 控制器)集成浪涌抑制器前端來(lái)支持輸出斷開(kāi)和限流,以及在使用背靠背 N 通道 MOSFET 時(shí)提供反向電壓保護(hù)。這個(gè)解決方案可以利用單個(gè)集成電路解決負(fù)載突降、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和電池反接,但是可用電流受浪涌抑制器 MOSFET 的 SOA 限制。

 

4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓穩(wěn)壓器通過(guò)共用的電感來(lái)聯(lián)合同步降壓穩(wěn)壓器和同步升壓穩(wěn)壓器,以消除此限制。這種方法可以滿足負(fù)載突降和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況測(cè)試的要求,且電流電平或脈沖持續(xù)時(shí)間不會(huì)受到 MOSFET SOA 限制,同時(shí)還保有斷開(kāi)輸出和限流的能力。

 

降壓 - 升壓穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)操作由輸入和輸出電壓之間的關(guān)系決定。如果輸入遠(yuǎn)高于輸出,升壓頂部開(kāi)關(guān)持續(xù)開(kāi)啟,降壓功率級(jí)則降低輸入。同樣,如果輸入遠(yuǎn)低于輸出,降壓頂部開(kāi)關(guān)持續(xù)開(kāi)啟,升壓功率級(jí)則增高輸出。如果輸入和輸出大致相等(在 10%至 25%之間),那么降壓和升壓功率級(jí)會(huì)以交錯(cuò)方式同時(shí)開(kāi)啟。如此,可以通過(guò)僅對(duì)高于、約等于或低于輸出的輸入電壓實(shí)施穩(wěn)壓所需的 MOSFET 限制開(kāi)關(guān),分別最大化各個(gè)開(kāi)關(guān)區(qū)域(降壓、降壓 - 升壓、升壓)的效率。

 

ISO 16750-2 解決方案匯總

圖 3 匯總介紹了應(yīng)對(duì)負(fù)載突降、反向輸入電壓、疊加交變電壓和發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工況測(cè)試的各種解決方案,以及各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)??梢缘贸鰩讉€(gè)關(guān)鍵結(jié)論:

 

? 漏極面向輸入的串接 N 通道 MOSFET 極其有用,因?yàn)樗捎糜谙蘖骱蛿嚅_(kāi)輸出,無(wú)論是它被用作開(kāi)關(guān)(例如,在降壓功率級(jí)中)或線性控制器件(例如,在浪涌抑制器中)。

 

? 涉及反向輸入保護(hù)和疊加交變電壓時(shí),使用 N 通道 MOSFET 作為整流組件(面向輸入的源極)可以大幅降低功率損失和壓降(與使用肖特基二極管相比)。

 

? 相比線性穩(wěn)壓器,使用開(kāi)關(guān)模式電源更合適,因?yàn)樗梢韵β势骷?SOA 導(dǎo)致的可靠性問(wèn)題和輸出電流限制。它可以無(wú)限調(diào)節(jié)輸入電壓極限值,而線性穩(wěn)壓器和無(wú)源解決方案本身存在時(shí)間限制,這種限制會(huì)令設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。

 

? 升壓穩(wěn)壓器可能需要使用,也可能不需要使用,具體由啟動(dòng)工況的分類和 ECU(必須提供的最高電壓是多少)的詳情決定。

 

如果需要升壓穩(wěn)壓,那么 4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓穩(wěn)壓器會(huì)將上述需要的特質(zhì)融合到單個(gè)器件中。它可以在高電流電平下,有效調(diào)節(jié)嚴(yán)重欠壓和過(guò)壓瞬變,以延長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間。從應(yīng)用的角度來(lái)看,這使其成為最可靠和簡(jiǎn)單的方法,但其設(shè)計(jì)復(fù)雜性也會(huì)增加。然而,典型的 4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓穩(wěn)壓器存在一些缺點(diǎn)。其一,不能自然提供反向電池保護(hù),必須使用額外電路來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

 

4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓穩(wěn)壓器存在的主要問(wèn)題在于:它的很大部分運(yùn)行壽命都消耗在效率更低、噪聲更高的降壓 - 升壓開(kāi)關(guān)區(qū)域。當(dāng)輸入電壓非常接近輸出電壓(VIN ~ VOUT)時(shí),所有 4 個(gè) N 通道 MOSFET 都會(huì)主動(dòng)開(kāi)啟,以保持穩(wěn)壓。隨著開(kāi)關(guān)損耗增大,以及使用最大的柵極驅(qū)動(dòng)電流,效率降低。當(dāng)降壓和升壓功率級(jí)熱回路都啟用,穩(wěn)壓器輸入和輸出電流出現(xiàn)斷續(xù),這個(gè)區(qū)域內(nèi)的輻射和導(dǎo)電 EMI 性能會(huì)受到影響。

 

4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓穩(wěn)壓器可以調(diào)節(jié)偶然出現(xiàn)的大幅度欠壓和瞬態(tài)過(guò)壓,但需要使用高靜態(tài)電流、降低效率,并且在更常見(jiàn)、常規(guī)的轉(zhuǎn)換區(qū)域產(chǎn)生更高噪聲。

 

帶通工作模式提供高效率和 EMI 性能降壓 - 升壓區(qū)域

LT8210 是 4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓 DC/DC 控制器,可以按照慣例使用固定輸出電壓運(yùn)行,且支持新 Pass-Thru?工作模式(圖 4),可以通過(guò)可配置的輸入電壓窗口消除開(kāi)關(guān)損失和 EMI。該控制器在 2.8 V 至 100 V 范圍內(nèi)運(yùn)行,可以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間最嚴(yán)重的電池壓降,也可以調(diào)節(jié)未受抑制的負(fù)載突降的峰值幅度。它本身提供–40 V 反向電池保護(hù),通過(guò)增加單個(gè) N 通道 MOSFET 實(shí)現(xiàn)(圖 5 中的 DG)。

 

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圖 4. 支持帶通模式的降壓 - 升壓控制器解決了汽車標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試帶來(lái)的許多問(wèn)題。

 

在帶通模式下,當(dāng)輸入電壓在窗口之外時(shí),輸出電壓被調(diào)節(jié)至電壓窗口的邊緣。窗口頂部和底部通過(guò) FB2 和 FB1 電阻分壓器配置。當(dāng)輸入電壓在此窗口之內(nèi)時(shí),頂部開(kāi)關(guān)(A 和 D)持續(xù)開(kāi)啟,直接將輸入電壓傳輸至輸出。在不開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,LT8210 的總靜態(tài)電流降低至數(shù)十微安。不開(kāi)關(guān)意味著沒(méi)有 EMI 和開(kāi)關(guān)損失,所以效率高達(dá) 99.9%以上。

 

對(duì)于兩方面都想實(shí)現(xiàn)最佳效果的人來(lái)說(shuō),可以使用 LT8210,它可以通過(guò)切換 MODE1 和 MODE2 引腳,在不同的工作模式之間切換。換句話說(shuō),LT8210 在某些情況下可以作為具有固定輸出電壓(CCM、DCM,或 Burst Mode?)的傳統(tǒng)的降壓 - 升壓穩(wěn)壓器運(yùn)行,然后,在應(yīng)用條件變化時(shí),轉(zhuǎn)而采用帶通模式。對(duì)于常開(kāi)系統(tǒng)和啟停應(yīng)用而言,這個(gè)特性非常有用。

 

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圖 5. 這個(gè) 3 V 至 100 V 輸入降壓 - 升壓控制器以 8 V 至 17 V 帶通輸出運(yùn)行。

 

帶通性能

圖 5 所示的帶通解決方案將窗口中 8 V 和 17 V 的輸入傳輸至輸出。當(dāng)輸入電壓高于帶通窗口時(shí),LT8210 將該電壓降低至經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的 17 V 輸出。如果輸入降低至低于 8 V,LT8210 將輸出電壓升高至 8 V。如果電流超過(guò)電感限流或設(shè)置的平均限流(通過(guò) IMON 引腳),作為保護(hù)特性在帶通窗口中觸發(fā)開(kāi)關(guān)操作以控制電流,。

 

圖 6、圖 7 和圖 8 分別顯示 LT8210 電路對(duì)負(fù)載突降、反向電壓和啟動(dòng)工況測(cè)試做出的反應(yīng)。圖 9 和圖 10 顯示在帶通窗口下,實(shí)現(xiàn)的效率改善和可以實(shí)現(xiàn)的低電流操作(低電流時(shí)的效率令人驚訝)。圖 11 顯示帶通模式和 CCM 操作之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。關(guān)于此電路的 LTspice 模擬,以及最嚴(yán)格的 ISO 16750-2 測(cè)試脈沖的加速版本,請(qǐng)參考:analog.com/media/en/simulation-models/LTspice-demo-circuits/LT8210_AutomoTIvePassThru.asc。

 

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圖 6. 對(duì)未受抑制的負(fù)載突降的帶通響應(yīng)。

 

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圖 7.LT8210 對(duì)電池反接的響應(yīng)。


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圖 8. 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)的帶通響應(yīng)。


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圖 9.CCM 和帶通操作的效率。

 

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圖 10. 在帶通模式(VIN = 12 V)下,無(wú)負(fù)載輸入電流。


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圖 11. 帶通和 CCM 操作之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。

 

結(jié)論

為汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)電源時(shí),LT8210 4 開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓 DC/DC 控制器通過(guò)其 2.8 V 至 100 V 輸入工作范圍、內(nèi)置的反向電池保護(hù)和其新帶通工作模式,提供出色的解決方案。帶通模式可以改善降壓 - 升壓操作,實(shí)現(xiàn)零開(kāi)關(guān)噪聲、零開(kāi)關(guān)損失,以及超低的靜態(tài)電流,同時(shí)將輸出調(diào)節(jié)至用戶配置的窗口水平,而不是固定電壓。輸出電壓的最小和最大值與例如負(fù)載突降和冷啟動(dòng)期間的大幅度瞬變相綁定,沒(méi)有 MOSFET SOA 或者由線性狀況導(dǎo)致的電流或時(shí)間限制。

 

新型 LT8210 控制方案支持在不同的開(kāi)關(guān)區(qū)域(升壓、降壓 - 升壓、降壓和不開(kāi)關(guān))之間實(shí)現(xiàn)干凈快速的瞬變,因此能夠調(diào)節(jié)輸入中的大信號(hào)和高頻率交流電壓。LT8210 可以在帶通操作模式和傳統(tǒng)的固定輸出電壓、降壓 - 升壓操作模式(CCM、DCM 或 Burst 模式)之間切換并保持運(yùn)行,固定輸出可以設(shè)置為帶通窗口中的任何電壓(例如,在 8 V 至 16 V 窗口中,VOUT = 12 V)。這種靈活性使得用戶能夠在帶通和常規(guī)的降壓 - 升壓操作之間切換,利用帶通模式的低噪聲、低 IQ 和高效率操作,在 CCM、DCM 或 Burst 模式下實(shí)現(xiàn)更精確的穩(wěn)壓和更出色的瞬態(tài)響應(yīng)。

 

參考文獻(xiàn)

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