【導(dǎo)讀】汽車存在空間受限和遭受嚴(yán)酷環(huán)境的狀況，因此需要可靠而緊湊的電源供日益復(fù)雜的電子系統(tǒng)使用。LT8603緊湊型穩(wěn)壓器是一款堅(jiān)固型解決方案，將兩個(gè)高電壓 2.5A 和 1.5A 降壓穩(wěn)壓器、一個(gè)低電壓 1.8A 降壓穩(wěn)壓器和一個(gè)升壓型控制器整合在一個(gè)緊湊的 6 mm x 6 mm QFN 封裝中。例如，在以下解決方案中使用時(shí)，升壓型控制器可簡(jiǎn)化寬輸入、多輸出電源的設(shè)計(jì)：
• 可耐受冷車發(fā)動(dòng)并具三個(gè)穩(wěn)定輸出的電源
• 四個(gè)穩(wěn)定的輸出 (第四個(gè)電源軌作為 SEPIC)
• 依靠一個(gè)降壓穩(wěn)壓器供電的升壓型控制器
可耐受冷車發(fā)動(dòng)并具三個(gè)穩(wěn)定輸出的電源
在汽車應(yīng)用中，需要依靠穩(wěn)定的 5 V、3.3 V 和低于 2 V 的電源軌為各種各樣的模擬和數(shù)字 IC 供電，這些 IC 可能需要不同電源軌，用于內(nèi)容、處理器 I/O 和內(nèi)核。這些電源軌是采用 12V 標(biāo)稱汽車電池電壓 VBAT (其通常在 8 V 至 16 V 的范圍內(nèi)) 產(chǎn)生的。高效率降壓型穩(wěn)壓器能夠滿足大多數(shù)場(chǎng)合的需要，但是在冷車發(fā)動(dòng)期間 VBAT 會(huì)降至 2 V 并持續(xù)幾十毫秒，如果直接從 VBAT 供電，則此時(shí)單純依靠降壓型穩(wěn)壓器將喪失穩(wěn)壓狀態(tài)。
LT8603 升壓型控制器可在低至 2 V 的電壓下工作，從而使其非常適合用作為降壓穩(wěn)壓器供電的前置穩(wěn)壓器。VBAT 降至 8.5 V 以下時(shí)，升壓型控制器輸出 (OUT4) 被調(diào)節(jié)至 8 V。兩個(gè)高電壓降壓穩(wěn)壓器能夠安然度過(guò)冷車發(fā)動(dòng)過(guò)程，并提供恒定的 5 V 和 3.3 V 輸出，如圖 1 所示。一旦 VBAT 從冷車發(fā)動(dòng)恢復(fù)至 8 V 以上，升壓型控制器只是簡(jiǎn)單地?fù)碛写┩ǘO管的作用。高電壓降壓穩(wěn)壓器能夠處理高達(dá) 42 V 的 VBAT。在圖 1 中，低電壓降壓穩(wěn)壓器從 OUT2 供電，可在冷車發(fā)動(dòng)過(guò)程中提供 1.2 V。
圖 1：可耐受冷車發(fā)動(dòng)并具三個(gè)穩(wěn)定輸出的電源。三個(gè)降壓穩(wěn)壓器利用一個(gè)升壓前置穩(wěn)壓器 (VOUT4) 供電，從而在一個(gè) VBAT 冷車發(fā)動(dòng)過(guò)程中為所有三個(gè)輸出提供精確的穩(wěn)壓 (也示于圖中)。
四個(gè)穩(wěn)定的輸出 (第四個(gè)電源軌作為 SEPIC)
VBAT 可以長(zhǎng)時(shí)間處于高電平，例如：在雙電池助推啟動(dòng)期間或在 24V 系統(tǒng)中。這對(duì)圖 1 中的升壓穩(wěn)壓器沒(méi)有影響，當(dāng) VBAT 高于 8 V 時(shí)，VBAT 通過(guò)，但是兩個(gè)高電壓降壓穩(wěn)壓器的電流輸出能力在較高 VBAT 條件下通常受到熱限制，這是由于開(kāi)關(guān)損耗增加所致，特別是在汽車應(yīng)用中常用的 2 MHz 開(kāi)關(guān)頻率下。
溫升可通過(guò)降低開(kāi)關(guān)頻率或減低降壓穩(wěn)壓器的工作電壓予以控制。在圖 2 中，第四個(gè)通道被設(shè)置為 SEPIC，為高電壓降壓穩(wěn)壓器供電，該通道的輸出被調(diào)節(jié)在 12 V，這是最適合降壓穩(wěn)壓器的效率的。通過(guò)以最佳效率運(yùn)行降壓穩(wěn)壓器，可使溫升處于良好的受控狀態(tài)。圖 2 示出了一種產(chǎn)生四個(gè)準(zhǔn)確穩(wěn)壓輸出的簡(jiǎn)易方法。在輕負(fù)載條件下，該電路可在輸入低至 2 V 時(shí)保持穩(wěn)壓作用。
圖 2：專為實(shí)現(xiàn)高效率而優(yōu)化并由一個(gè) SEPIC 供電的高電壓降壓穩(wěn)壓器。
依靠其中一個(gè)降壓穩(wěn)壓器供電的升壓型控制器
有些汽車應(yīng)用需要一個(gè)穩(wěn)定的高電壓 (比如 54 V)。產(chǎn)生該穩(wěn)定高電壓軌的一種方法是采用其中一個(gè)高電壓降壓穩(wěn)壓器的輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)升壓穩(wěn)壓器，如圖 3 所示。只要 VBAT 高于高電壓降壓穩(wěn)壓器的最小輸入電壓，那么所有四個(gè)輸出都是穩(wěn)定的。降壓穩(wěn)壓器限制了升壓轉(zhuǎn)換器的最大電流，因而可保護(hù)升壓轉(zhuǎn)換器免受短路的損壞，并提供逐周期電流限制功能。
圖 3：升壓轉(zhuǎn)換器的四個(gè)穩(wěn)定輸出從通道 3 降壓穩(wěn)壓器供電。
利用充電泵提供的額外穩(wěn)定電壓
如圖 4 所示，可以給 SEPIC 電路增設(shè)一個(gè)充電泵電路，以提供另一個(gè)穩(wěn)定的輸出。針對(duì)不同輸入電壓的穩(wěn)壓曲線如圖 4 所示。同樣，也可以補(bǔ)充一個(gè)負(fù)輸出充電泵以產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電源軌。
圖 4：充電泵電路提供了額外的高電壓輸出。
EMI 性能
LT8603 采用了一個(gè)兩相時(shí)鐘。通道 1 和通道 2 異相 180°運(yùn)行，因而減小了降壓穩(wěn)壓器的峰值輸入電流，并有助降低 EMI。電子組件的高密度需要謹(jǐn)慎地平衡熱性能和 EMI 性能。LT8603 演示電路 DC2114A 舉例說(shuō)明了一款專為實(shí)現(xiàn)低 EMI 而優(yōu)化、并通過(guò)了 CISPR 25 5 類峰值限制要求的布局。圖 5 示出了采用垂直極化的輻射 EMI 結(jié)果 (在 30 MHz 至 1000 MHz 頻率范圍內(nèi))。輸入為 14 V，每個(gè)輸出中具有一個(gè) 1 A 負(fù)載。
圖 5：LT8603 DC2114A CISPR 25 5 類輻射 EMI，30 MHz 至 1 GHz。
結(jié)論
LT8603 通過(guò)將三個(gè)降壓穩(wěn)壓器和一個(gè)升壓型控制器集成在小巧的 6 mm x 6 mm QFN 封裝中提供了通用和緊湊的電源解決方案。每個(gè)降壓穩(wěn)壓器具有內(nèi)部電源開(kāi)關(guān)、逐周期電流限制和跟蹤/軟啟動(dòng)控制功能。其同步整流拓?fù)淇商峁└哌_(dá) 94% 的效率。突發(fā)模式 (Burst Mode®) 操作是將靜態(tài)電流維持在 30 µA 以下 (所有通道均導(dǎo)通)，非常適合始終保持接通的系統(tǒng)。2 V 至 42 V 的寬輸入范圍和全面的功能使 LT8603 十分適合汽車和其他要求苛刻的應(yīng)用。
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