高功率單片式 Silent Switcher 2 穩(wěn)壓器 滿足 CISPR 25 Class 5 EMI 限制要求并適合狹小的安放空間

　　一般來說，Silent Switcher 2 技術(shù)可在采用兩層甚至單層電路板的情況下獲得極佳的 EMI 性能，因而能夠極大地降低制造成本。

　　當(dāng)使用的電路板層數(shù)較少時，熱性能通常是一個讓人擔(dān)心的問題，但是在采用 LT8609S 時情況則不是這樣。Silent Switcher 2 技術(shù)的低噪聲電平和高效率具有的優(yōu)勢是開關(guān)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的功率損耗很低。這與增強型散熱封裝相結(jié)合，使 LT8609S 展現(xiàn)出驕人的熱性能。圖 8 示出了兩層電路板和四層電路板之間的熱性能對比。由圖可見，對于 12V 電池輸入，LT8609S 在滿負載條件下工作時的溫升差異小于 11°C。

　　圖 8：裝有 LT8609S 的兩層和四層電路板的熱性能比較。

　　面向 48V 汽車系統(tǒng)的 Silent Switcher 2 解決方案

　　傳統(tǒng)車輛采用 12V 電池以為點火、照明、音頻和信息娛樂電子設(shè)備、安全功能裝置及其他系統(tǒng)供電。不幸的是，12V 汽車系統(tǒng)的供電能力被限制在 3kW，而數(shù)量龐大的汽車電子產(chǎn)品對這道“界限”發(fā)起的挑戰(zhàn)日益增多。

　　這個問題，再加上電動汽車和自動駕駛系統(tǒng)的出現(xiàn)，對功率輸送規(guī)范提出了挑戰(zhàn)，汽車行業(yè)隨之將轉(zhuǎn)向 48V 電池電源作為一種解決方案。與 12V 電氣系統(tǒng)相比，48V 電氣系統(tǒng)在功率需求很高的情況下可降低配電損耗，從而改善整體效率。

　　在 48V 系統(tǒng)中，對 DC/DC 轉(zhuǎn)換器提出的挑戰(zhàn)是必需保持與 12V 系統(tǒng)相似的轉(zhuǎn)換效率、尺寸和低 EMI，而此時，高降壓比使得這些規(guī)格指標(biāo)的滿足更加困難。由采用 48V 電池電源產(chǎn)生的好處不應(yīng)在 DC/DC 轉(zhuǎn)換過程中白白丟失。能夠以 2MHz 頻率運行以避免干擾 AM 頻段的單片式開關(guān)穩(wěn)壓器非常適合 48V 汽車電氣系統(tǒng)，只要它們能高效地做到這一點就行。

　　能夠接受 48V 標(biāo)稱輸入的單片式降壓型穩(wěn)壓器數(shù)量有限，它們大多支持小于 5A 的負載電流。LT8645S 單片式降壓型穩(wěn)壓器可依靠高達 65V 的輸入電壓支持 8A 負載。其 40ns 的最短接通時間 (TON) 和快速干凈的開關(guān)邊沿 (圖 9) 可實現(xiàn)高開關(guān)頻率和高效率 (在 2MHz 時高達 94%)。

　　圖 9：單片式 Silent Switcher 器件采用 MOSFET 驅(qū)動器設(shè)計，可產(chǎn)生快速、干凈的開關(guān)邊沿。這實現(xiàn)了高效率，即使在高頻操作情況下也不例外。另外，創(chuàng)新的驅(qū)動器還最大限度減少了過沖，并抑制了振鈴，而在采用其他驅(qū)動器時這些將成為產(chǎn)生 EMI 的一個來源。

　　集成化補償電路和旁路電容器最大限度減小了總體解決方案尺寸，并簡化了低 EMI 布局。利用一個簡單的鐵氧體磁珠濾波器，LT8645S 能夠通過 CISPR 25 Class 5 EMI 規(guī)格限制，并留有裕度。

　　圖 10 示出了采用 LT8645S 的超低 EMI 2MHz、5V/8A 應(yīng)用。圖 11 示出了 LT8645S 的效率，圖 12 顯示了 LT8645S 解決方案尺寸。

　　圖 10：采用 LT8645S 的超低 EMI 5V/8A 應(yīng)用

　　圖 11：用于該超低 EMI 解決方案時的 LT8645S 效率

　　圖 12：LT8645S 演示電路的小解決方案尺寸

　　LT8645S 擁有支持高降壓比的非凡能力，甚至當(dāng)工作在高開關(guān)頻率時也是如此，這得益于其 40ns 的最短接通時間。例如，LT8645S 能在 1MHz 開關(guān)頻率下從一個高達 30V 的輸入產(chǎn)生 1.8V 輸出。如果跳過某些開關(guān)周期是可以接受的，那么輸入可升高至 65V 的絕對最大額定值。

　　當(dāng)輸出低于 3.1V 時，LT8645S 的 BIAS 引腳應(yīng)連接至一個高于 3.1V 的外部電源以改善效率。如果沒有這樣的電源可用，則將 BIAS 引腳連接至 GND。圖 13 示出了一款可在 65V 輸入瞬變情況下正常工作的 1MHz 1.8V/8A 解決方案。

　　圖 13：采用 LT8645S 的 1MHz 1.8V/8A 應(yīng)用電路能承受高達 65V 的輸入瞬變

　　除了低 EMI、可在高頻條件下實現(xiàn)高效率、并具有寬輸入電壓范圍之外，LT8645S 的特點還包括超低靜態(tài)電流和低壓差。在閑置狀態(tài)下，超低的靜態(tài)電流能夠延長電池運行時間。低壓差特性對于在冷車發(fā)動情況下持續(xù)運作是至關(guān)緊要的。

　　結(jié)論

　　Silent Switcher 和 Silent Switcher 2 穩(wěn)壓器可滿足汽車環(huán)境苛刻的 EMI 輻射要求。請見表 1 羅列的 Silent Switcher 器件，其中包括本文介紹的幾款產(chǎn)品。

　　在本文著重介紹的器件中，LT8650S 雙通道同步單片式 Silent Switcher 2 穩(wěn)壓器為 SOC 應(yīng)用提供了寬輸入電壓范圍、優(yōu)異的 EMI 性能和小的解決方案尺寸，同時還可提供多個高電流輸出和快速瞬態(tài)響應(yīng)。LT8609S 同步單片式 Silent Switcher 2 穩(wěn)壓器提供了寬輸入電壓范圍、低靜態(tài)電流、卓越的 EMI 性能、小的解決方案尺寸和高效率，該器件能夠容易地滿足當(dāng)今汽車中無處不在的電源系統(tǒng)之要求。LT8645S (輸入至 65V) 可構(gòu)成適合 48V 汽車系統(tǒng)的緊湊型低 EMI 解決方案。

     表 1。低 EMI Silent Switcher 和 Silent Switcher 2 (“S”)同步降壓型穩(wěn)壓器。對在本文中描述的器件做了突出顯示。