三重降压转换器加升压控制器可满足宽范围 VIN 汽车应用的严格要求

出处:维库电子市场网时间:2024-06-17
  例如,在以下解决方案中使用升压控制器可简化宽输入、多输出电源的设计:
  具有三个稳压输出的耐冷启动汽车电源
  四个稳压输出,其中第四个轨为 SEPIC
  只需 1 美元即可实现升压供电
  具有三个稳压输出的耐冷启动汽车电源
  在汽车应用中,需要稳定的 5 V、3.3 V 和低于 2 V 的电源轨来为各种模拟和数字 IC 供电,这些 IC 可能需要不同的电源轨来为内容、处理器 I/O 和内核供电。这些电源轨由标称 12 V 的汽车电池电压 VBAT 产生,该电压通常在 8 V 至 16 V 之间。高效降压稳压器可以满足大多数情况,但在冷启动情况下,VBAT 可能会在 10 毫秒内降至 2 V,如果直接由 VBAT 供电,纯降压稳压器将失去稳压能力。

  LT8603 升压控制器可在低至 2 V 的电压下工作,非常适合用作为降压稳压器供电的预调节器。当 VBAT 降至 8.5 V 以下时,升压控制器输出 (OUT4) 被调节至 8 V。两个高压降压器可以度过冷启动条件,同时提供恒定的 5 V 和 3.3 V 输出,如图 1 所示。一旦 VBAT 从冷启动恢复到 8 V 以上,升压控制器只需作为二极管工作即可。高压降压器可以处理高达 42 V 的 VBAT。在图 1 中,低压降压器由 OUT2 供电,在冷启动事件期间提供 1.2 V。

  图 1:具有三个稳压输出的耐冷启动汽车电源。三个降压转换器由升压预调节器 (VOUT4) 供电,通过 VBAT 冷启动事件(也显示)为所有三个输出提供的调节。
  图 1:具有三个稳压输出的耐冷启动汽车电源。三个降压转换器由升压预调节器 (VOUT4) 供电,通过 VBAT 冷启动事件(也显示)为所有三个输出提供的调节。

  四个稳压输出,第四个轨为 SEPICVBAT,可以长时间保持高电平,例如在双电池启动期间或在 24 V 系统中。这对图 1 中的升压稳压器没有影响 — 当 VBAT 高于 8 V 时,VBAT 通过 — 但两个高压降压稳压器的电流输出容量通常在更高的 VBAT 下受到热限制,这是由于开关损耗增加,尤其是在汽车应用中经常使用的 2 MHz 开关频率下。

  图 2:针对效率进行了优化并由 SEPIC 供电的高压降压转换器。

 

  图 3:升压转换器的四个稳压输出由通道 3 降压稳压器供电
  可以通过降低开关频率或降低降压稳压器的工作电压来控制温度上升。在图 2 中,第四个通道设置为 SEPIC,为高压降压稳压器供电,其输出调节为 12 V,这对于降压稳压器的效率来说是的。通过以效率运行降压稳压器,温度上升得到很好的控制。图 2 显示了一种生成四个调节输出的简单方法。在轻负载下,该电路在输入低至 2 V 时仍能保持调节。
  由一个降压转换器供电的升压转换器
  一些汽车应用需要稳定的高压,例如 54 V。产生这种稳定的高压轨的一种方法是从其中一个高压降压稳压器的输出驱动升压稳压器,如图 3 所示。只要 VBAT 高于高压降压稳压器的输入电压,所有四个输出都会得到调节。降压稳压器限制升压转换器的电流,保护升压器免受短路影响并限制逐周期电流。
  带电荷泵的附加稳压电压

  可以将电荷泵电路添加到 SEPIC 电路中,如图 4 所示,以提供另一个稳压输出。图 4 显示了不同输入电压的稳压曲线。同样,可以实施负输出电荷泵来生成负轨。

  图 4:电荷泵电路提供额外的高压输出
  EMI 性能
  LT8603 使用 2 相时钟。通道 1 与通道 2 的工作角度为 180°,从而降低了降压稳压器的峰值输入电流并有助于降低 EMI。高密度电子元件需要仔细平衡热性能和 EMI 性能。LT8603 演示电路 DC2114A 展示了针对低 EMI 优化的布局,符合 CISPR 25 Class 5 峰值限制。图 5 显示了垂直极化在 30 MHz 至 1000 MHz 范围内的辐射 EMI 结果。输入为 14 V,每个输出的负载为 1 A。
  结论

  LT8603 将三个降压稳压器和一个升压控制器整合到一个微型 6 mm × 6 mm QFN 封装中,提供多功能紧凑型电源解决方案。每个降压稳压器都具有内部电源开关、逐周期电流限制和跟踪/软启动控制。其同步整流拓扑可提供高达 94% 的效率。突发模式操作可将静态电流保持在 30 μA 以下(所有通道均开启),非常适合始终开启的系统。宽输入范围(从 2 V 到 42 V)和多功能功能使 LT8603 非常适合汽车和其他要求苛刻的应用。

 
  图 5:LT8603 DC2114A CISPR 25 5 类辐射 EMI,30 MHz 至 1 GHz。
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