新的替代方案

單電池汽車(chē)和雙電池商用車(chē)輛電源總線(xiàn)的電壓變化范圍可從 3.5V 以下至 60V 以上，因?yàn)樗鼈儽┞队诓煌�的瞬態(tài)狀況和配置。由于必需在這種寬輸入電壓范圍內(nèi)獲得良好調(diào)節(jié)的電壓軌，所以需要具有寬輸入電壓和高性能的電源轉(zhuǎn)換 IC。鑒于車(chē)載電子產(chǎn)品的增長(zhǎng)速度隨著用于防護(hù)、安全、導(dǎo)航、底盤(pán)控制和引擎 / 變速器管理的電子控制模塊 (ECM) 而繼續(xù)加快，故而對(duì)于可提供高效率、低靜態(tài)電流、高開(kāi)關(guān)頻率以及非常堅(jiān)固的保護(hù)功能和可靠性的高電壓電源管理 IC 的需求也將加速攀升。幸運(yùn)的是，IC 設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸地滿(mǎn)足了這些苛刻的要求。

凌力爾特的 LT8620 是一個(gè)高電壓同步降壓型穩(wěn)壓器系列中的首款產(chǎn)品。其 3.4V 至 65V 的輸入電壓范圍使之非常適合于那些會(huì)遭受低電壓瞬變 (例如：冷車(chē)發(fā)動(dòng)或停-啟場(chǎng)合) 和高電壓瞬變 (在拋負(fù)載期間遇到) 的汽車(chē)和商用車(chē)輛 (單和雙電池) 應(yīng)用。其擁有 2.0A 的連續(xù)輸出電流性能以及在 1V 至略低于 VIN 之電壓范圍內(nèi)提供輸出的能力，因而使其成為許多直接依靠單節(jié)或雙節(jié)電池總線(xiàn)供電運(yùn)行之汽車(chē)電源軌的理想選擇。由下面的圖 2 可見(jiàn)，該器件非常緊湊和簡(jiǎn)單的解決方案占板設(shè)計(jì)免除了增設(shè)任何外部二極管的需要。

圖 2：LT8620 典型汽車(chē) / 商用車(chē)輛原理圖 (對(duì)于一個(gè) 5V、2A 輸出)

其同步整流設(shè)計(jì)包括了內(nèi)部上管和下管以提供高達(dá) 94% 的效率。如圖 3 所示，當(dāng)由12V 標(biāo)稱(chēng)輸入為一個(gè) 5V 負(fù)載供電時(shí)，即使在采用相對(duì)較高的 700kHz 開(kāi)關(guān)頻率的情況下它也能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò) 94% 的效率。同樣，當(dāng)從一個(gè) 24V 標(biāo)稱(chēng)輸入提供 5V 輸出時(shí)，該器件可產(chǎn)生高達(dá) 92% 的效率。這種高效運(yùn)作最大限度地減少了功率損耗并免除了增設(shè)散熱器的需要，即使在可用空間極為受限的應(yīng)用中也不例外。在電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)中，這可以直接轉(zhuǎn)化為汽車(chē)在兩次電池充電之間可行駛里程的增加。

圖 3：LT8620 的效率曲線(xiàn)圖 (針對(duì)典型汽車(chē) / 商用車(chē)輛原理圖)

此外，LT8620 的突發(fā)模式 (Burst Mode®) 操作還可將無(wú)負(fù)載靜態(tài)電流減小至只有 2.5μA，從而使其非常適合于那些必須在盡量延長(zhǎng)電池壽命的同時(shí)保持恒定電壓調(diào)節(jié) (即使在無(wú)負(fù)載時(shí)也不例外) 的“始終保持接通”應(yīng)用。由于包括防護(hù)、環(huán)境控制、數(shù)據(jù)記錄、安全和定位在內(nèi)的“始終保持接通”系統(tǒng)日益增多，因此這一點(diǎn)特別重要。另外，一種非常低紋波突發(fā)模式操作拓?fù)溥�可把輸出噪聲大幅降低至 10mVPK-PK 以下，從而使其適合于那些對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用。如果應(yīng)用要求外部同步，則可利用脈沖跳躍頻率方案取代突發(fā)模式功能。

LT8620 的非常低壓差性能也是非常有益的，特別是在那些必須在停-啟或冷車(chē)發(fā)動(dòng)情況下調(diào)節(jié)輸出的應(yīng)用中。如圖 4 所示，即使在輸入電壓降至低于編程輸出電壓 (這里為 5V) 時(shí)，一旦輸入超過(guò) 2.9V，則輸出始終比輸入電壓低 500mV (在 2A)。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)樵S多 ECM 驅(qū)動(dòng)需要一個(gè)或多個(gè)微處理器 / 微控制器。雖然這些 ECM 專(zhuān)為采用 5V 標(biāo)稱(chēng)電壓運(yùn)作而設(shè)計(jì)，但它們可在電源電壓低至 3V 的情況下繼續(xù)工作。于是，在冷車(chē)發(fā)動(dòng)情形下，輸入最低可以降至 3.4V，而且微處理器能夠繼續(xù)正常操作，從而可使 ECU 在冷車(chē)發(fā)動(dòng)期間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫運(yùn)作。

圖 4：LT8620 壓差性能

除此之外，LT8620 的快速最短接通時(shí)間僅為 30ns，能夠以 2MHz 恒定工作頻率從 24V 輸入轉(zhuǎn)換至 1.5V 輸出，從而允許設(shè)計(jì)師優(yōu)化效率，同時(shí)避開(kāi)關(guān)鍵的噪聲敏感頻段 (例如：AM 無(wú)線(xiàn)電)。即使采用一個(gè)高于 16V 的輸入電壓，LT8620 也將在輸出低至 1V 的情況下提供一個(gè)經(jīng)過(guò)極佳調(diào)節(jié)的輸出電壓。由于以較快的開(kāi)關(guān)頻率運(yùn)作可縮減外部組件的尺寸，因此 LT8620 的 2.2MHz 開(kāi)關(guān)操作能力可實(shí)現(xiàn)占板面積非常緊湊的解決方案。另外，該器件還運(yùn)用了特殊的設(shè)計(jì)方法以最大限度地抑制潛在的 EMI/EMC 問(wèn)題。

LT8620 在單個(gè)芯片上集成了內(nèi)部上管和下管高效率電源開(kāi)關(guān)以及必要的升壓二極管、振蕩器、控制和邏輯電路。特殊的設(shè)計(jì)技術(shù)和新的高速工藝能夠在寬輸入電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率，而且 LT8620 的電流模式拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)和卓越的環(huán)路穩(wěn)定性。其他特點(diǎn)包括內(nèi)部補(bǔ)償、電源良好標(biāo)記、穩(wěn)健的短路保護(hù)、輸出軟起動(dòng) / 跟蹤和熱保護(hù)。其 24 引腳 3mm x 5mm QFN 封裝或 16 引腳耐熱性能增強(qiáng)型 MSOP 封裝與高開(kāi)關(guān)頻率相組合，允許使用很小的外部電感器和電容器，從而可構(gòu)成一個(gè)占板面積緊湊和熱效率高的解決方案。