鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:562次 | 2021年12月23日
兩個(gè)單片DC/DC轉(zhuǎn)換器縮小汽車電池供電型應(yīng)用尺寸
當(dāng)一個(gè)相對高的電壓軌(12V)必須降至相對低的電平(3.3V、1.8V)時(shí),傳統(tǒng)上采用的轉(zhuǎn)換器是一個(gè)驅(qū)動(dòng)外部MOSFET的DC/DC開關(guān)控制器。在很多應(yīng)用中,用單片穩(wěn)壓器取代典型的控制器MOSFET二極管組合式電路則可節(jié)省占用空間、設(shè)計(jì)時(shí)間和成本。問題是,就很多單片降壓型轉(zhuǎn)換器而言,12V電壓軌太高,這類轉(zhuǎn)換器通常不能在輸入高于6V的情況下使用。此外,開關(guān)損耗使得實(shí)際上無法在高于約1MHz時(shí)工作,從而排除了使用最小電感器這種可能性,因此單片穩(wěn)壓器在尺寸上的一些優(yōu)勢發(fā)揮不了用途。
LTC3601和LTC3604是高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器,分別能供應(yīng)高達(dá)1.5A和2.5A的電流。這兩款器件在3.6V至15V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作,這樣的范圍涵蓋了手持式設(shè)備、pC以及汽車中使用的電池化學(xué)組成。它們獨(dú)特的恒定頻率/受控接通時(shí)間架構(gòu)供應(yīng)20ns的最短接通時(shí)間,非常適用于要高開關(guān)頻率和快速瞬態(tài)響應(yīng),同時(shí)能保持高效率的高降壓比應(yīng)用。
要最少組件的默認(rèn)配置
為了減少外部組件數(shù)目、降低成本并節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間,開關(guān)頻率和環(huán)路補(bǔ)償可以用簡單的引腳設(shè)置。圖1顯示了一個(gè)典型應(yīng)用。為了能以2MHz頻率工作,振蕩器頻率設(shè)定引腳(RT)連接到內(nèi)部3.3V穩(wěn)壓器輸出引腳(INTVCC)。當(dāng)補(bǔ)償引腳(ITH)連接到INTVCC時(shí),運(yùn)用默認(rèn)補(bǔ)償,從而出現(xiàn)一個(gè)干凈的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)(圖2)。
圖1從寬輸入范圍到3.3V/2.5A的應(yīng)用
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖2圖1電路的快速瞬態(tài)響應(yīng)
工作頻率在800kHz~4MHz范圍內(nèi),可用一個(gè)RT到地之間的外部電阻器編程。就開關(guān)噪聲敏感應(yīng)用而言,LTC3601和LTC3604可在相同的頻率范圍內(nèi)從外部同步,而不管RT的狀態(tài)如何。無需外部pLL組件實(shí)現(xiàn)同步。
有些應(yīng)用在工作時(shí)要求移動(dòng)開關(guān)頻率,通常是為了避開相鄰無線接收器的干擾。圖3顯示了甚至當(dāng)MODE/SYNC引腳引入的同步頻率迅速變化時(shí),輸出電壓的偏離也是很小。
圖3同步開關(guān)頻率可以隨時(shí)移動(dòng),而且VOUT的變化很小
這兩款I(lǐng)C都能以可選的突發(fā)模式(BurstMode)工作,以在小負(fù)載電流時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越的效率(圖4),又或者可采用強(qiáng)制持續(xù)模式,該模式舍棄輕負(fù)載效率,以換取最小輸出紋波和恒定頻率工作。即使這樣,以突發(fā)模式工作時(shí)的紋波一般也僅為20mV.
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
圖4突發(fā)模式工作在輕負(fù)載時(shí)出現(xiàn)高效率,而低RDS(ON)開關(guān)在最大負(fù)載時(shí)保持高效率
內(nèi)置的內(nèi)部400us軟啟動(dòng)按時(shí)器防止啟動(dòng)時(shí)VIN中出現(xiàn)電流浪涌。通過讓TRACK引腳斜坡上升,或在TRACK引腳到地之間連接一個(gè)電容器(tSS=430000xCTRACK/SS),可以實(shí)現(xiàn)較長的軟啟動(dòng)時(shí)間。開漏pGOOD引腳監(jiān)視輸出,假如輸出電壓偏離穩(wěn)定點(diǎn)±8%,該引腳就拉低。額外的VIN過壓和短路保護(hù)有助于形成一個(gè)全面堅(jiān)固的IC.
高頻、低占空比--沒問題
很多微處理器都要1.x的低電壓軌,但是它們也用于要高開關(guān)頻率的應(yīng)用中,這類應(yīng)用以高開關(guān)頻率保持采用外型很小的無源組件、并使關(guān)鍵頻段避開RF干擾。問題是,要實(shí)現(xiàn)高降壓比和高開關(guān)頻率這不可思議的組合可能是難以捉摸的,因?yàn)橐@么短的最短接通時(shí)間。圖5顯示LTC3604用在一個(gè)4MHz、12V~1.8V應(yīng)用中的原理圖。這個(gè)應(yīng)用要求的38ns接通時(shí)間遠(yuǎn)大于LTC3604的20ns最短接通時(shí)間。
圖5LTC3604可在高頻(4MHz)和低占空比情況下工作
從而供應(yīng)緊湊的占板面積并允許高降壓比
圖5的設(shè)計(jì)利用了LTC3604的幾個(gè)特點(diǎn)。通常最低輸入電壓為3.6V,但是在這里,通過在VIN到RUN引腳之間新增一個(gè)電阻分壓器,欠壓閉鎖提高到6V.通過在TRACK引腳到地之間新增10nF電容,軟啟動(dòng)時(shí)間提高到4.3ms.開關(guān)頻率同步至一個(gè)外部供應(yīng)的4MHz頻率。假如這個(gè)外部源出故障,那么內(nèi)部振蕩器(也設(shè)定為4MHz)將接管,最后,環(huán)路補(bǔ)償是從外部實(shí)現(xiàn)的。
結(jié)論
LTC3601和LTC3604是新一代單片DC/DC轉(zhuǎn)換器系列的成員,能應(yīng)對相對高的輸入電壓和較低的占空比。這些器件緊湊的尺寸、高性能和要很小外部組件的設(shè)計(jì),使它們非常適用于緊湊型應(yīng)用,如汽車電池供電型應(yīng)用。這兩款I(lǐng)C都采用緊湊和耐熱增強(qiáng)型3mmx3mmQFN和MSOp封裝。
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