布景信息
货车、轿车和重型设备环境对任何类型的电源转化器材要求都十分严厉。宽作业电压规模、很大的瞬态改变和温度偏移给牢靠、巩固的电子体系规划带来了巨大应战。此外，有些运用要求在引擎罩内装置电源转化器材，因而需求这类器材能够在 150°C 时运转。一起，电子组件数量不断添加，可用空间不断缩小，因而具有高功率和可穿越高输入浪涌电压的才能就变得愈加重要。
无论是负载突降、冷车发起仍是引擎罩下的高温，轿车内置电源规划都有必要确保在所有条件下电源能牢靠运转。在正常的安稳状况下，12V 电池体系仅在约 9V 至 18V 规模内改变，24V 体系则在约 21V 至 36V 规模内改变。但是，在负载突降瞬态条件下，或许发生超越 120V 的电压，且该电压或许继续存在数百毫秒。当沟通发电机给轿车电池充电而电气开路导致电池与沟通发电机瞬接连接时，就会发生负载突降状况，这是一种十分常见的现象。在电压稳压器能够呼应之前，沟通发电机的悉数充电电流都直接进入轿车电源总线，然后将总线电压进步到或许十分风险的水平。物理断接或许导致呈现这样的瞬态现象，电池电缆衔接毛病或电池端子遭到腐蚀也或许导致这种现象。
车辆规划中的其他物理要素也值得重视。尤其是，轿车中有很长的电源线，从引擎舱中的配电箱向轿车中各个悠远的旮旯供电。现在，一般轿车中大约有 1 英里长的铜线，而 1948 年时车中铜线长度仅为 150 英尺。因为长引线的电感特性，与负载突降时发生的瞬态比较，电源线导致的瞬态电压乃至更高。尾灯电子器材安全的办理功用规范要求是有必要能够接受 +100V 的瞬态。这对 IC 电子器材或许是个应战，例如用于 LED 尾灯的稳压器。
此外，有几种电子体系要求接连供电，乃至在车辆电动机未运转时也需求供电，例如遥控无钥匙进入、GPS 和车辆安全体系。就这类 “一直接通” 体系而言，必不可少的要求是，所用 DC/DC 转化器的静态电流要十分小，以在休眠形式时最大极限延伸电池运转时刻。在这类状况下，稳压器通常以接连开关形式运转，直到输出电流降至低于约 30mA 至 50mA 的预设定门限停止。低于这一电流值今后，开关稳压器有必要以更低的静态电流运转，以下降所汲取的电流，然后下降电池的功耗，这反过来又能够延伸电池的运转时刻。
要害体系有必要确保不被损坏，还有必要在这类瞬态发生时无缝地、不接连地运转。直到现在停止，大多数车辆都选用由低通 LC 滤波器和瞬态电压按捺阵列组成的无源维护网络，以对电源总线的峰值电压偏移箝位。不过，一款最近推出的高输入电压 DC/DC 降压型控制器无需额定的浪涌按捺器材，就可在这类高压浪涌发生时正常运转，并维护下流组件安全。
一款新的 IC 解决方案
LTC3895 是一款非阻隔式同步降压型开关稳压器控制器，驱动全 N 沟道 MOSFET 电源级。其 4V 至 140V (肯定最大值为 150V) 输入电压规模答运用高压输入电源或许用具有高压浪涌的输入电源运转，因而无需外部浪涌按捺器材。LTC3895 在输入电压降至 4V 时，以高达 100% 的占空比接连运转，然后十分合适轿车以及重型设备运用。
该器材的输出电压能够设定在 0.8V 至 60V 规模，输出电流高达 20A，功率高达 96%。LTC3895 在休眠形式且输出电压处于安稳状况时仅汲取 40µA 电流，十分合适一直接通体系。内部充电泵答应在有压差时以 100% 占空比运转，关于浪涌按捺运用以及用电池供电且在放电时，这是一种十分有用的功用。LTC3895 强壮的 1 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器可在 5V 至 10V 规模内调理，答应运用逻辑电平或规范电平 MOSFET 以最大极限进步功率。为了在高输入电压运用中避免很大的内部功耗，LTC3895 供给一个 NDRV 引脚，驱动可选外部 N 沟道 MOSFET 的栅极，作为一个低压差线性稳压器给 IC 供电。EXTVCC 引脚答运用开关稳压器的输出或其他可用电源给 LTC3895 供电，然后下降了功耗和进步了功率。
LTC3895 在 50kHz 至 900kHz 可选固定频率规模内作业，并可同步至一个 75kHz 至 850kHz 的外部时钟。在轻负载时，用户能够挑选强制接连形式、脉冲跳动形式或低纹波突发形式 (Burst Mode®) 运转。其电流形式架构供给十分简单的环路补偿、快速瞬态呼应和杰出的电压安稳性。电流检测经过丈量输出电感器 (DCR) 两头的压降来完结以完结最高功率，或许经过运用一个可选检测电阻器来完结。很短的 80ns 最短接通时刻在高开关频率时答应高降压比。在过载状况下，电流折返约束 MOSFET 发生的热量。其他特色包含固定 5V 或 3.3V 输出选项、集成的自举二极管、电源杰出输出信号、可调输入过压闭锁和软发动。LTC3895 选用 TSSOP-38 耐热功用增强型封装，去掉了几个引脚以完结高压距离。该器材有两种作业结温级版别，扩展和工业温度级版别在 –40°C 至 125°C 规模内运转，高温轿车级版别在 –40°C 至 150°C 规模内运转。
图 1 所示原理图在 7V 至 140V 输入规模内发生 12V 输出。当输入电压低于 12V 时，输出电压将跟从输入电压，因为该器材在顶端 MOSFET 接连接通时，会以 100% 占空比运转。因为 LTC3895 有内置充电泵，所以能够完结这种功用。
图 1：显现 LTC3895 在 7V 至 140V 输入电压规模内发生 12V 输出的原理图
VOUT FOLLOWS VIN WHEN VIN 12V：当 VIN 12V 时，VOUT 跟从 VIN
突发形式运转
在负载电流很小时，LTC3895发动时能够进入高功率突发形式、稳定频率脉冲跳动形式或强制接连导通形式运转。当装备为突发形式运转且在轻负载状况下，该转化器将突发发生几个脉冲，以坚持输出电容器上的充电电压，然后再断开转化器并进入休眠形式，这时其内部电路大多数都停机了。输出电容器供给负载电流，当输出电容器两头的电压降至设定值时，转化器再次发动，供给更大的电流以进步充电电压。大多数内部电路停机和关断，能够显著地下降静态电流，因而有助于在“一直接通”体系处于备用形式时，延伸电池运转时刻。
开关型浪涌按捺器
除了作为可穿越高压浪涌的高压降压型 DC/DC 控制器运用，LTC3895 还可规划为仅作为高功率开关型浪涌按捺器运用。例如，当输入电压来自轿车的 12V 铅酸电池时，输出电压能够设定为 12V。就这种装备而言，正常运转时处于 “压差” 状况，顶端 MOSFET 接连地接通。然后，LTC3895 将仅在发动或许在呼应输入过压或输出短路状况时才进行开关操作。假如开关时刻超越了 OVLO 引脚设定的时刻，那么 LTC3895 将停机，以维护本身免于过热。开关时刻能够设定为几毫秒直至几秒钟，之后再停机。
MOSFET 驱动器及功率
LTC3895 有强壮的 1.1 内置 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器，可最大极限削减转化时刻和开关损耗。栅极驱动电压可设定为 5V 至 10V，然后答应运用逻辑电平或规范电平 N 沟道 MOSFET 以最大极限进步功率。因为有很大的驱动电流可用，所以能够在较大电流运用中驱动多个并联 MOSFET。
图 2 是图 1 所示 LTC3895 原理图在 24V 或 48V 输入电压时的典型功率曲线。如图所示，8.5V 输出发生十分高的 98% 功率。3.3V 时功率也超越了 90%。此外，这款规划因为突发形式运转，所以每路输出有 1mA 负载时，功率依然超越 75%。
图 2：LTC3895 在 24V或 48V 输入、12V 输出时的功率曲线
EFFICIENCY：功率
POWER LOSS：功耗
LOAD CURRENT：负载电流
快速瞬态呼应
LTC3895 用一款带宽为 25MHz 的快速运算放大器完结输出电压反应。该放大器的大带宽与高开关频率和低电感值的电感器相结合，答应十分高的穿插频率增益。这就答应针对十分快的负载瞬态呼应优化补偿网络。图 3 说明晰在 12V 输出时 2A 阶跃负载的瞬态呼应，与标称值的违背不到 100mV，恢复时刻为 200µs。
图 3：LTC3895 在 12V 输出、2A 阶跃负载时的瞬态呼应
100mV/DIV：每格 100mV
AC COUPLED：AC 耦合
定论
LTC3895 供给全新功用水平，可在比如轿车 DC/DC 转化器等中常见的那类要求严厉的高压瞬态环境中安全、高效运转。强壮的可调栅极驱动电压可灵敏地驱动逻辑电平或规范电平 MOSFET。其低静态电流可在休眠形式节约电池能耗，答应延伸电池运转时刻，在“一直接通”体系中，这是一种十分有用的功用。150V 肯定最大输入电压额定值、快速瞬态呼应和高温级版别使 LTC3895 成为货车、重型设备、轨迹和轿车运用的超卓挑选，在这类运用中，高压瞬态是常见的现象。
