【導讀】汽車存在空間受限和遭受嚴酷環(huán)境的狀況，因此需要可靠而緊湊的電源供日益復雜的電子系統使用。LT8603緊湊型穩(wěn)壓器是一款堅固型解決方案，將兩個高電壓 2.5A 和 1.5A 降壓穩(wěn)壓器、一個低電壓 1.8A 降壓穩(wěn)壓器和一個升壓型控制器整合在一個緊湊的 6 mm x 6 mm QFN 封裝中。例如，在以下解決方案中使用時，升壓型控制器可簡化寬輸入、多輸出電源的設計：
• 可耐受冷車發(fā)動并具三個穩(wěn)定輸出的電源
• 四個穩(wěn)定的輸出 (第四個電源軌作為 SEPIC)
• 依靠一個降壓穩(wěn)壓器供電的升壓型控制器
可耐受冷車發(fā)動并具三個穩(wěn)定輸出的電源
在汽車應用中，需要依靠穩(wěn)定的 5 V、3.3 V 和低于 2 V 的電源軌為各種各樣的模擬和數字 IC 供電，這些 IC 可能需要不同電源軌，用于內容、處理器 I/O 和內核。這些電源軌是采用 12V 標稱汽車電池電壓 VBAT (其通常在 8 V 至 16 V 的范圍內) 產生的。高效率降壓型穩(wěn)壓器能夠滿足大多數場合的需要，但是在冷車發(fā)動期間 VBAT 會降至 2 V 并持續(xù)幾十毫秒，如果直接從 VBAT 供電，則此時單純依靠降壓型穩(wěn)壓器將喪失穩(wěn)壓狀態(tài)。
LT8603 升壓型控制器可在低至 2 V 的電壓下工作，從而使其非常適合用作為降壓穩(wěn)壓器供電的前置穩(wěn)壓器。VBAT 降至 8.5 V 以下時，升壓型控制器輸出 (OUT4) 被調節(jié)至 8 V。兩個高電壓降壓穩(wěn)壓器能夠安然度過冷車發(fā)動過程，并提供恒定的 5 V 和 3.3 V 輸出，如圖 1 所示。一旦 VBAT 從冷車發(fā)動恢復至 8 V 以上，升壓型控制器只是簡單地擁有穿通二極管的作用。高電壓降壓穩(wěn)壓器能夠處理高達 42 V 的 VBAT。在圖 1 中，低電壓降壓穩(wěn)壓器從 OUT2 供電，可在冷車發(fā)動過程中提供 1.2 V。
圖 1：可耐受冷車發(fā)動并具三個穩(wěn)定輸出的電源。三個降壓穩(wěn)壓器利用一個升壓前置穩(wěn)壓器 (VOUT4) 供電，從而在一個 VBAT 冷車發(fā)動過程中為所有三個輸出提供精確的穩(wěn)壓 (也示于圖中)。
四個穩(wěn)定的輸出 (第四個電源軌作為 SEPIC)
VBAT 可以長時間處于高電平，例如：在雙電池助推啟動期間或在 24V 系統中。這對圖 1 中的升壓穩(wěn)壓器沒有影響，當 VBAT 高于 8 V 時，VBAT 通過，但是兩個高電壓降壓穩(wěn)壓器的電流輸出能力在較高 VBAT 條件下通常受到熱限制，這是由于開關損耗增加所致，特別是在汽車應用中常用的 2 MHz 開關頻率下。
溫升可通過降低開關頻率或減低降壓穩(wěn)壓器的工作電壓予以控制。在圖 2 中，第四個通道被設置為 SEPIC，為高電壓降壓穩(wěn)壓器供電，該通道的輸出被調節(jié)在 12 V，這是最適合降壓穩(wěn)壓器的效率的。通過以最佳效率運行降壓穩(wěn)壓器，可使溫升處于良好的受控狀態(tài)。圖 2 示出了一種產生四個準確穩(wěn)壓輸出的簡易方法。在輕負載條件下，該電路可在輸入低至 2 V 時保持穩(wěn)壓作用。
圖 2：專為實現高效率而優(yōu)化并由一個 SEPIC 供電的高電壓降壓穩(wěn)壓器。
依靠其中一個降壓穩(wěn)壓器供電的升壓型控制器
有些汽車應用需要一個穩(wěn)定的高電壓 (比如 54 V)。產生該穩(wěn)定高電壓軌的一種方法是采用其中一個高電壓降壓穩(wěn)壓器的輸出來驅動升壓穩(wěn)壓器，如圖 3 所示。只要 VBAT 高于高電壓降壓穩(wěn)壓器的最小輸入電壓，那么所有四個輸出都是穩(wěn)定的。降壓穩(wěn)壓器限制了升壓轉換器的最大電流，因而可保護升壓轉換器免受短路的損壞，并提供逐周期電流限制功能。
圖 3：升壓轉換器的四個穩(wěn)定輸出從通道 3 降壓穩(wěn)壓器供電。
利用充電泵提供的額外穩(wěn)定電壓
如圖 4 所示，可以給 SEPIC 電路增設一個充電泵電路，以提供另一個穩(wěn)定的輸出。針對不同輸入電壓的穩(wěn)壓曲線如圖 4 所示。同樣，也可以補充一個負輸出充電泵以產生一個負電源軌。
圖 4：充電泵電路提供了額外的高電壓輸出。
EMI 性能
LT8603 采用了一個兩相時鐘。通道 1 和通道 2 異相 180°運行，因而減小了降壓穩(wěn)壓器的峰值輸入電流，并有助降低 EMI。電子組件的高密度需要謹慎地平衡熱性能和 EMI 性能。LT8603 演示電路 DC2114A 舉例說明了一款專為實現低 EMI 而優(yōu)化、并通過了 CISPR 25 5 類峰值限制要求的布局。圖 5 示出了采用垂直極化的輻射 EMI 結果 (在 30 MHz 至 1000 MHz 頻率范圍內)。輸入為 14 V，每個輸出中具有一個 1 A 負載。
圖 5：LT8603 DC2114A CISPR 25 5 類輻射 EMI，30 MHz 至 1 GHz。
結論
LT8603 通過將三個降壓穩(wěn)壓器和一個升壓型控制器集成在小巧的 6 mm x 6 mm QFN 封裝中提供了通用和緊湊的電源解決方案。每個降壓穩(wěn)壓器具有內部電源開關、逐周期電流限制和跟蹤/軟啟動控制功能。其同步整流拓撲可提供高達 94% 的效率。突發(fā)模式 (Burst Mode®) 操作是將靜態(tài)電流維持在 30 µA 以下 (所有通道均導通)，非常適合始終保持接通的系統。2 V 至 42 V 的寬輸入范圍和全面的功能使 LT8603 十分適合汽車和其他要求苛刻的應用。
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