手持式设备、工业外表和轿车电子体系都需求能支撑多种输入电压的电源解决方案,这些输入电压是由轿车输入电压瞬态、阻性电路压降和多种电源产生的。进一步的规划应战是,运用常常需求各种安稳的电压轨,包含一些坐落输入电压规模内的电压轨。LTC3115-1降压-升压型DC/DC转化器具有规模很宽的2.7V至40V输入和输出电压才能、高功率、小占板面积、以及在升压和降压作业形式之间无缝转化的才能,易于满意这类运用的需求。
就轿车电子体系而言,LTC3115-1在负载突降瞬态、乃至最严厉的冷车发起状况下,都可不间断地作业。该器材的可编程开关频率优化了功率,支撑在2MHz频率作业,以保证开关噪声和谐波落在高于AM播送频段的频率上。LTC3115-1选用专有的低噪声PWM操控算法,可最大极限地下降一切作业条件下的电磁辐射,乃至在升压和降压作业形式之间进行转化时以及在整个负载电流规模。内部锁相环答应开关边缘与外部时钟同步,以在噪声灵敏运用中进一步操控EMI。
精确的RUN引脚以独立的迟滞操控,供给可编程输入欠压闭锁门限。LTC3115-1以突发形式(BurstMode)作业时仅耗费30μA静态电流,在停机形式时耗费3μA电流,因此能将轿车电池的备用漏电流降至可忽略不计的水平。
LTC3115-1还十分适用于手持式设备,这类设备需求衔接多种电源。虽然就便携式设备而言,由专用AC适配器或单电源供电一度很常见,可是现在许多便携式设备有必要与各种输入兼容,包含轿车、USB、Firewire和未稳压的沟通适配器。新一代军用电台以及支撑性电子体系是一种极点的比如,这类运用要求能用一切可用电源作业,以能在紧迫状况下运用,并最大极限地削减须携带到现场的电池之品种。
别的,为了减轻规划担负,许多产品系列都选用单电源规划,而且多种版别的产品共用一种规划。这就要求常见电源最广泛地支撑该系列中任何产品都会用到的输入电压。凭仗2.7V至40V的宽输入和输出电压规模、内部电源开关以及高功率,LTC3115-1供给了这类要求严苛的运用所需的功用和灵活性。
图1:具有2.7V至40V宽入规模的5V稳压器
5V、2MHz的微型轿车电源
轿车中电子子体系的激增导致了对小尺度、高可靠性电源的需求,这类电源能够在轿车环境出现的严苛条件下作业。LTC3115-1在轿车运转条件下,乃至当电池充电状况或许大电流负载切换以及冷车发起引起的电压瞬态导致电池电压降至低于所需输越轨时,仍能供给安稳和杰出调理的电压,因此十分适用于轿车电源这类运用。
图2显现了一个5V轿车电源,该电源十分适用于发起机操控单元以及其他要害功用,包含行车安全、燃料体系和动力传动子体系,在这类体系中,有必要坚持对处理器供电,乃至在最严峻的输入电压瞬态时也没有搅扰。这类运用选用2MHz开关频率,以最大极限地下降所占用的面积,并消除对AM播送频段的搅扰。
图2:能应对冷车发起状况的5V、2MHz轿车电源
VCC轨为LTC3115-1的内部电路供电,其间包含电源电路栅极驱动器,而且该轨一般经过内部线性稳压器从输入轨供电。在这个运用中,二极管D1旁路内部线性稳压器,直接从安稳的输出电压给VCC轨供电,以进步功率和输出电流才能。在具有较高开关频率的运用中,这么做特别有利,因为与经过内部线性稳压器比较,从转化器的输越轨能更高效地供给更大的栅极驱动电流。图3显现了这个运用电路在500mA负载、3.3V至40V输入电压时的功率。
图3:5V、2MHz轿车电源的功率随VIN的改变
过渡轿车负载突降和感应电压瞬态
关于常用电源而言,轿车电源轨是对电源最具应战性的输入之一。其标称电压在10.6V至15V规模内改变,取决于电池充电状况、环境温度以及沟通发电机是处于充电仍是闲暇状况。除了标称电压的改变,轿车电源轨还遭到多种动态搅扰,这些搅扰由以下要素的改变引起:发起机RPM;电动车窗、挡风玻璃刮水器、空调等过渡负载;束线配线中的感应瞬态。
不过,最极点的状况产生在负载突降瞬态时,这种瞬态或许产生超越120V、继续数百微秒的电压。当沟通发电机给轿车电池充电且电气开路引起电池与沟通发电机时刻短断接时,就会产生负载突降瞬态。在稳压器呼应之前,沟通发电机的悉数充电电流都直接加在了轿车电源总线上,然后有或许将其电压进步到很风险的水平。这类瞬态或许由机械师修补车辆时从物理上断开电池衔接引起,也有或许由电池电缆中过错的衔接或电池端子腐蚀导致。
轿车电子体系还有必要规划成能接受双电池突然起动状况,在这种状况下,当用串联衔接的第二个电池或具有双电池电气体系的商用车辆突然发起轿车时,轿车电子体系要在较长时刻内接受24V电压。轿车总线上的另一种过压状况是由沟通发电机稳压器毛病引起的,在轿车电子体系OEM进行的电池测验中,常包含对这种过压状况的测验。这种毛病或许导致沟通发电机的充电电流悉数加到电池上,并产生约为18V并继续较长时刻的过高电压。
切换大功率负载会引起负载快速改变,轿车电源轨还会遭到这种改变导致和继续时刻很短的过压瞬态影响,这类大功率负载包含与轿车束线配线中很大的电感相互作用的电动车门、电扇以及冷却电扇电动机。
在大多数轿车中,由低通LC滤波器和瞬态电压按捺(TVS)阵列组成的无源维护网络被用作第一道防地,以箝制电源总线的峰值摆幅。一般状况下,坐落维护网络下流的轿车电子体系有必要接受高达40V的瞬态电压而不被损坏。要害体系不只有必要接受而且还有必要在经过这类瞬态时无缝地作业,而且无中止。图4阐明,LTC3115-1能坚持5V电源轨的不间断调理,以1ms上升和下降时刻经过13.8V至40V时刻短电压瞬态。
图4:13.8V至40V负载突降电压瞬态
在轿车冷车发起瞬态时无缝作业
高压瞬态在轿车电源总线上是个问题,可是或许更具应战性的问题是欠压瞬态。最严峻的欠压瞬态是由冷车发起引起的,开端发起发起机时,会产生冷车发起状况。
典型的冷车发起电压波形如图5所示。开端的安稳低压是最极点的状况,当发起机发起器开端滚动彻底中止的发起机时,就会引起这种状况。在这个阶段,轿车的总线电压或许降至低于4V。更冷的温度会使状况恶化,因为机油粘性越大,要求发起机发起器供给的扭矩就越大。第一个安稳期之后,是第二个电压稍高一点的安稳期。在发起器坚持发起机滚动的一起,第二个安稳电压一般挨近标称电池电压的一半。一旦发起机发起结束,电池就康复到标称电压。
图5:12V至4.5V冷车发起电压瞬态
在产生冷车发起瞬态时,安全设备以及发起机的要害组件(例如:发起机操控单元、燃料注入体系等)都要从始至终坚持运转。如图5所示,在产生欠压状况时,主动和无缝地切换到升压作业形式,LTC3115-1的降压-升压型架构使该器材能坚持输出稳压,因此可经过即便最严峻的冷车发起瞬态。
因为当今的轿车包含了主动化节油、按需引擎起/停(当车辆遭受红灯或在车流中时刻短停驶时,轿车的引擎被封闭)等功用,因此冷车发起才能关于轿车电子而言其重要性有所增加。装备按需起动功用的轿车简单遇到频频的欠压发起进程。因此,曾经在传统轿车偶然的冷车发起进程中无需运转的辅佐电气组件,现在也有必要在此类瞬变期间运作,以消除其对信息文娱、导航、外表板电子设备和照明体系的任何搅扰。
低EMI且在AM频段无辐射
LTC3115-1具有一种低噪声强制PWM形式,两个开关引脚在该形式中均作业于稳定频率(关于任何负载都是如此),因此产生了一种与作业条件无关的低噪声频谱。可预知的频谱和很少的次谐波辐射可协助下降搅扰并有助于契合严厉的轿车EMI标准。
LTC3115-1支撑高达2MHz的开关频率,这样根底开关频率重量及其一切谐波均可坐落AM频段以上,以最大极限地削减对无线电接纳的搅扰。当图2所示的轿车运用电路在无负载及具有一个500mA负载的状况下运作时,LTC3115-1在AM频段上的频谱辐射示于图6。在这两种场合中AM播送频段之内的整个频率规模均未遭受任何明显的频谱辐射。
图6:固定频率低噪声PWM可最大极限地削减AM频段上的辐射
应对多个电源——未稳压沟通适配器、轿车输入、USB、USB-PD和FireWire
为了进步灵活性和提高用户体会,许多便携式电子设备都规划成可合作不同的电源作业。这些电源之间的电压或许相差很大,特别是考虑到衔接器和电缆压降时。
在USB3.0状况下,标称供电电压为5V±5%,可是考虑到可答应的电缆和衔接器压降时,彻底契合要求的受电设备有必要能在低至4V时作业。此外,在瞬态状况下,例如当更多设备刺进主机或受电插座时,答应下流USB电源轨降到低至3.67V。
新同意的USBPD(功率传送)标准答应比USB高的功率传送,支撑高达20V的电源电压。Firewire端口供给未稳压电源轨,其电压在很大的规模内改变,视供电设备类别的不同而不同,一般在9V至26V之间。
遍及的沟通适配器或许仍然是便携式设