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ADI:60 V和100 V、低IQ升压/SEPIC/反相转换器,适用于紧凑、高效率、低EMI电源

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 汽车和工业市场需要低发热运行、适应狭小空间且满

文章转自ADI官网,版权归属原作者一切

轿车和工业商场需求低发热运转、习惯狭小空间且满意低EMI规范的电源。开关稳压器 LT8362、LT8364 和 LT8361 满意升压、SEPIC或反相拓扑中的这些要求。每个器材均支撑2.8 V至60 V的宽输入规模,合适工业或轿车环境,具有低IQ突发形式(Burst Mode®)才能,并供给可选SSFM以下降EMI。这些器材内置安稳牢靠的60 V/2 A、60 V/4 A和100 V/2 A功率开关(在高达2 MHz的频率下高效作业),可在狭小空间中供给高功率,一起满意严厉的散热和EMI要求。

轿车输入瞬态和预升压

跟着当今轿车中电子器材含量的急剧进步,电源数量成倍增加,其间许多需求将宽规模电池电压直接转化为可用的稳压输出。LT836x系列一切器材的最小输入电压为2.8 V,可在冷启动或启停场合中运转;最大输入电压才能达60 V,可处理电源堵截等高输入电压瞬变。

如此宽的输入电压规模使LT836x系列十分合适轿车预升压运用。在电池输入电压或许降到降压输出电压以下的运用中,轿车降压调理器需求预升压级。LT8361、LT8362和LT8364在低电池电量期间可供给必要的升压,而在正常电池电压下或电源堵截期间可封闭,功耗极低。

图1.在峰值开关电流到达限值时,LT836x转化器供给正常作业所需的全斜率补偿,而峰值开关电流限值不会跟着占空比而直流下降
图1.在峰值开关电流到达限值时,LT836x转化器供给正常作业所需的全斜率补偿,而峰值开关电流限值不会跟着占空比而直流下降。

安稳牢靠的功率开关

任何开关稳压器都有一项要害要求,那就是在整个输入电压规模内为给定运用供给满意的功率,一起保证牢靠运转。这些功率开关安稳牢靠,供给60 V/2 A (LT8362)、60 V/4 A (LT8364)和100 V/2 A (LT8361)的电压/峰值电流,支撑广泛的运用。除扩展SEPIC和反相转化器的输入电压规模外,LT836x系列的高功率开关电压额定值还能扩展输出电压才能。

功率运送最大化:平整的限流值与占空比

为使整个输入电压规模内的功率运送最大化,LT836x系列的功率开关在整个占空比规模内坚持峰值开关限流值不变。宣扬的开关电流是多少,用户就能取得多少电流,不打扣头。这与有些转化器在高占空比下峰值开关电流限值或许下降30%或更多比较,是一个明显的优势。

电流形式DC-DC转化器一般对峰值开关电流限值进行斜率补偿,以防止在到达峰值开关电流限值时呈现次谐波振动。缺陷是当占空比进步时(跟着输入电压下降),峰值开关电流限值会减小。在峰值开关电流到达限值时,LT836x系列供给正常作业所需的全斜率补偿,而峰值开关限流值不会跟着占空比而直流下降。

2 MHz作业频率:AM频段以上的紧凑型电源

为了满意对紧凑型电源的需求,DC-DC转化器运用高开关频率以最大程度地减缩器材尺度和本钱。此外,轿车运用要求在AM频段以上运转,频率推高至2 MHz。

传统上,高开关频率会导致开关损耗增加,占空比规模受限。LT836x系列选用快速功率开关驱动器以使开关损耗最小,并具有很短的最小导通和关断时刻,即便在2 MHz时也能支撑宽转化规模。例如,许多运用传统上以400 kHz运转以使功率最高,而LT836x系列能完成更低的损耗和更高的占空比规模。触及的每种拓扑(升压、SEPIC和反相)的热功能如图2所示。

Figure 2
图2.LT8362 Cuk反相、LT8364升压和LT8361 SEPIC规划方案的热功能。

突发作业形式:轻负载时功率高

轻负载时的高功率是轿车环境中的一个要害特性,这对延伸电池寿数至关重要。运用可选突发作业形式(可运用SYNC/MODE引脚挑选),LT836x系列在轻负载下供给高功率(参见表2)。在较低开关频率时,突发作业形式运用均匀距离的单开关脉冲以下降开关损耗,一起使输出电压纹波最小。在深度休眠形式下或在预升压运用中的直通形式下,LT836x系列从输入引脚罗致的电流低至9μA。

SSFM形式:三种拓扑均契合CISPR 25 Class 5的规范

运用展频(SSFM)形式以及和电路板布局时的恰当滤波,LT836x系列能够满意CISPR 25 Class 5规范。

在EMI灵敏环境中,规划人员传统上是防止运用开关稳压器。开关稳压器的大电容和费事的热环路提升了PCB布局对完成杰出EMI功能和小尺度解决方案的重要性,给电路板规划和制作带来担负。LT8362、LT8364和LT8361的工厂演示电路包含必要的输入/输出滤波器及示范性PCB布局,当挑选SSFM形式时满意CISPR 25 Class 5规范(经过测验)(参见表2)。EMI考虑中基本上不触及到转化器,运用开发时刻和本钱得以削减。图4显现了升压解决方案的EMI测验成果。

图3.紧凑型低EMI转化器解决方案
图3.紧凑型低EMI转化器解决方案。

图4.LT8364升压解决方案的EMI测验成果
图4.LT8364升压解决方案的EMI测验成果

一举两得:突发作业形式和SSFM

直到最近,挑选SSFM形式以下降EMI还意味着有必要在轻负载时运用功率较低的跳脉冲形式,但LT836x系列不需求这种权衡。只需在SYNC/MODE引脚与地之间增加一个100kΩ电阻(参见表2),LT836x系列便可在负载变轻时从SSFM形式无缝转化为突发作业形式。其成果是在一切负载下都能完成低EMI和高功率。

图5.LT8362升压解决方案的跳脉冲与突发作业形式的联系(24 V输入、48 V输出)
图5.LT8362升压解决方案的跳脉冲与突发作业形式的联系(24 V输入、48 V输出)。

封装、引脚兼容性和温度等级

关于喜爱有引脚封装的客户,每个器材都供给引脚兼容的16(12)引脚MSE TSSOP,移除四个引脚是为了契合HV引脚距离要求。如需更小尺度的解决方案,LT8362和LT8364也供给DFN封装。LT8362 (3 mm×3 mm) 10引脚DFN与LT8364引脚兼容,可将前者放置在(4 mm×3 mm) LT8364 12引脚DFN PCB空间上(参见图6)。一切封装均有耐热增强型暴露接地焊盘,并供给E、I和H温度等级。

图6.LT8361、LT8362和LT8364封装的引脚兼容性
图6.LT8361、LT8362和LT8364封装的引脚兼容性。

升压/SEPIC/反相:用于正或负输出的FBX引脚

单个FBX引脚即可供给正输出电压和负输出电压,一切拓扑结构皆可完成。反相运用与升压或SEPIC相同可取得,节约规划时刻和精力。

升压转化器

有些运用要求输出电压高于输入电压,LT836x系列具有2.8 V至60 V输入才能和功率开关额定值规模,因此是许多升压转化器运用的抱负挑选。关于大转化比规划,以断续导通形式(DCM)作业或许是最佳解决方案;接连导通形式(CCM)能够供给更高的输出功率。

图7中的转化器为LT8364低IQ、低EMI、2 MHz、24 V升压转化器,选用SSFM,契合CISPR 25 Class 5辐射和传导EMI规范(图4)。输入电压为12 V时,该运用可轻松到达94%的峰值功率。

图7.LT8364、2 MHz、24 V输出升压转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范(见图4)
图7.LT8364、2 MHz、24 V输出升压转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范(见图4)。

SEPIC转化器

轿车和工业运用的输入电压或许高于或低于所需的输出电压。关于需求给输入升压和降压的DC-DC转化器运用,SEPIC拓扑常常是解决方案。SEPIC支撑需求断开输出的运用,以保证在关断期间无输出电压,且能忍受输出短路毛病,由于输入到输出之间没有直流途径。开关额定值为60 V/100 V,最小导通和关断时刻很短,支撑宽输入电压规模。LT836x系列供给可选BIAS引脚,其可用作INTVCC稳压器的第二输入电源以进步功率。

图8中的SEPIC转化器运用LT8361来展现额定值100 V开关的多功能性。开关电压额定值有必要大于最大输入和输出电压之和。输入为48 V,输出为24 V,该开关可轻松处理所需的72 V电压。当输入大于输出时,BIAS引脚连接到VOUT时可进步功率。选用SSFM作业形式时,该运用契合CISPR 25 Class 5辐射和传导EMI规范(图9)。12 V输入时的峰值功率为88%。

图8.LT8361、400 kHz、24 V输出SEPIC转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范
图8.LT8361、400 kHz、24 V输出SEPIC转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范。

图9.LT8361 SEPIC解决方案的EMI测验成果
图9.LT8361 SEPIC解决方案的EMI测验成果。

反相转化器

负电源在当今电子产品中很常用。可是,许多运用只要正输入电压可用。装备为反相拓扑时,LT836x系列能够从高于或低于负输出电压起伏的正输入电压进行调理。与SEPIC拓扑相同,60 V/100 V的高开关额定值及很短的最小导通和关断时刻支撑宽输入电压规模。

作业在2 MHz时,LT8362供给了一种从正输入电源发生负电压的简洁办法,如图10所示——运用SSFM的低IQ、低EMI、2 MHz、-12 V反相转化器。运用安稳牢靠的60 V开关,该运用可在高达42 V (|VOUT| + VIN60 V)的输入下作业。VIN为12 V时,峰值功率可达85%。选用SSFM作业形式时,该运用契合CISPR 25 Class 5辐射和传导EMI规范(图11)。

图10. LT8362、2 MHz、-12 V输出反相转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范
图10. LT8362、2 MHz、-12 V输出反相转化器契合CISPR 25 Class 5 EMI规范。

图11.LT8362反相解决方案的EMI测验成果
图11.LT8362反相解决方案的EMI测验成果。

定论

为满意轿车和工业商场对紧凑、高功率、低EMI电源的需求,LT836x系列供给安稳牢靠的LT8362 (60 V/2 A)、LT8364 (60 V/4 A)和LT8361 (100 V/2 A)开关稳压器,而且支撑升压、SEPIC和反相拓扑。低IQ突发作业形式,占空比规模内平整的开关电流限值,2 MHz作业频率下的低开关损耗,以及2.8 V至60 V的宽输入规模,使这些器材明显优于同类器材。

经过恰当的演示板布局和滤波器规划并运用SSFM形式,可完成低EMI功能以满意CISPR 25 Class 5 EMI规范。

一切器材都有16 (12) MSE引脚兼容性,LT8362 (3 mm × 3 mm DFN (10))和LT8364 (4 mm × 3 mm DFN (12)) 尺度兼容,因此规划开发得以简化。LT836x系列的一切器材均供给E、I和H温度等级。

表1.低IQ升压/SEPIC/反相转化器;本文中描绘的器材以高亮显现。
  LT8362 LT8364 LT8361 LT8330 LT8331 LT8335
突发形式IQ 9 µA 9 µA 9 µA 6 µA 6 µA 6 µA
输入电压规模 2.8 V 至 60 V 2.8 V 至 60 V 2.8 V 至 60 V 3 V 至 40 V 2.8 V 至 60 V 3 V 至 25 V
可编程/固定开关频率 300 kHz 至 2 MHz 300 kHz 至 2 MHz 300 kHz 至 2 MHz 2 MHz 100 kHz 至 500 kHz 2 MHz
扩展频谱频率调制用于完成低EMI      
功率开关电压/电流 60 V/2 A 60 V/4 A 100 V/2 A 60 V/1 A 140 V/0.5 A 28 V/2 A
封装 3 mm × 3 mm DFN,16(12) 引脚MSE 4 mm × 3 mm DFN,16(12) 引脚MSE 16(12) 引脚MSE 3 mm × 2 mm DFN, TSOT- 23 16(12) 引脚MSE 3 mm × 2 mm DFN
温度等级 E, I, H E, I, H E, I, H E, I, H E, I, H E, I, H
表2. LT836x系列支撑的作业形式。
SYNC/MODE引脚输入 支撑的作业形式
(1) GND或<0.14 V 突发作业形式
(2) 外部时钟 跳脉冲/同步
(3) 100 k电阻接GND 突发/SSFM
(4) 浮空(引脚断开) 跳脉冲
(5) INTVCC 或 > 1.7 V 跳脉冲/SSFM
温度等级 E、I、H
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