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多输入电压轿车电源电路详解 —电路图天天读(142)

  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发生的。进一步的规划应战是,运用常常需求各种安…

  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发生的。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、乃至最严格的冷车发起状况下,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,因而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,并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呈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,因而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,并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。

  应对多个电源——未稳压沟通适配器、轿车输入、USB、USB-PD和FireWire

  为了进步灵活性和进步用户体会,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,完全符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备最常见的电源。典型的沟通适配器仅仅一个变压器,这以后跟着一个桥式整流器,然后供给了非有源调理。而该使命就留给了终端设备,以防止电缆压降的影响。未稳压沟通适配器规划成以规则的典型输出电压供给额定电流。因为输出电压是未稳压,所以输出电压是负载电压的函数,在较轻负载时大幅进步,在重负载时会下降。此外,AC线电压答应在105V至125V之间改变,然后在未稳压沟通适配器输出额定添加了10%的改变。一个12V的未稳压沟通适配器在轻负载时发生17V或更高的输出电压并非不常见。LTC3115-1可直接用一切这些便携式电源以及各种化学组成的电池作业,电池包含锂(单节或串联衔接的)、密封铅酸、3节或更多节串联的碱性电池、乃至超级%&&&&&%器组以适用于备份运用。多个电源能够经过肖特基二极管“或”电路组合在一起。

  为了完成更高的功率,经过用低压差P沟道功率MOSFET替代肖特基二极管,LTC3115-1可与抱负二极管电源通路 (PowerPath)操控器相结合,以在多个电源之间完成主动切换。图7显现了LTC3115-1怎样才能与LTC4412HV($2.0600)相结合,以取得由单节锂离子电池和未稳压沟通适配器供给的双输入5V电源。在图7状况下,较低电压的锂离子电池输入端选用了一个串联PMOS,一起较高电压输入端选用了廉价的肖特基二极管,在这里,肖特基二极管的压降微乎其微。图8就每一个电源输入,给出了这个电源(包含转化器和电源通路)的整体功率。

  

  图7:LTC3115-1与LTC4412($1.5900)HV相结合,以取得由单节锂离子电池和未稳压沟通适配器供给的双输入5V电源

  图7中,为了完成高功率,这个双输入5V电源在电池通路中选用LTC4412低损耗电源通路(PowerPath)操控器和P沟道MOSFET替代了肖特基二极管。廉价肖特基二极管用在较高电压输入端,在这里,肖特基二极管的压降微乎其微。

  

  图8:电源通路和LTC3115-1的整体功率

  24V工业轨恢复器及备份

  工业操控和监督体系常常选用24V总线为DIN方法衔接的仪器供电,例如可编程逻辑操控器、起动器和传感器。因为这类总线会遭受大功率开关负载和或许的毛病状况,所以或许在瞬态以及时间短欠压瞬态时呈现讹谬。在严峻状况下,总线供电乃至或许时间短中止。在这类状况发生时,要求仍然坚持为要害的轨供电体系供电,以保证对要害功用的操控和监督。

  此外,在总线呈现毛病后,许多设备有必要坚持作业一段时间以发动受控的停机。图9所示LTC3115-1运用是一个24V轨恢复器运用,可从带噪的输入电源轨供给一个洁净和杰出安稳的24V输越轨,该输越轨在安稳方针上下动摇。别的,从图10所示的波形中看出,在总线电源时间短中止时,这个电源能坚持安稳的24V输出。

  

  图9:电压过低状况下的24V工业轨恢复器

  

  图10:LTC3115-1在输入电压过低时调理输越轨

  LTC3115-1的灵活性和高功率使该器材十分适用于满意要求严苛的新一代轿车电子体系和便携式设备的需求,特别是那些能用多种电源作业的设备。该器材内部的电源开关和可编程开关频率最大极限地减小了电源解决方案的占板面积,然后满意了便携式设备及轿车范畴日益添加和对电子器材微型化的需求。在以突发形式作业和停机时,LTC3115-1的静态电流很低,这延长了电池寿数,方便了在一直作业的轿车运用中的运用。

  LTC3115-1供给低噪声、固定频率PWM形式,十分适用于噪声灵敏型运用,该形式发生可猜测和遭到杰出操控的EMI频谱,开关边缘能够同步至一个体系时钟。在发动时,内部软发动最大极限地减小了浪涌电流,操控通路中的内部分压器减轻了输入电压改变的影响,并且在输入电压改变规模很大的运用中,使环路很简单得到补偿。可编程输入欠压闭锁答应发动该器材的输入电压由用户设定,并答应对迟滞的独立操控。LTC3115-1在停机时能完全断开输出与输入的衔接,并且凭仗输出短路维护和过热停机,还能得到全面维护。

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