穩(wěn)壓器應(yīng)對汽車寬范圍電壓需求

汽車中的電池在冷車啟動的情況下，電池電壓會下降到非常地低；而在負載陡降的情況下，電池總線上可能會出現(xiàn)很高的電壓尖峰。同時，由于目前汽車電子電壓軌需要提供多種供電電壓，業(yè)界迫切需要能夠提供寬范圍輸入電壓和多輸出電壓的電源器件。

凌力爾特(Linear Technology)公司電源產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong指出，近年來，電子器件在汽車中的占比迅速增高。汽車電子負載需要電源能夠提供非常寬的電壓工作范圍。另外，在汽車電子中使用5~6個電源軌(比如1.8V、2.5V、3.3V和5V等)的情況已非常常見。凌力爾特針對汽車電子應(yīng)用推出了3.2V至40V的寬輸入電壓范圍降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器LT3504(圖1)。

該穩(wěn)壓器可提供4路獨立通道持續(xù)1A輸出。其成本更低，占板面積也更小。它的一個很好的特性是100%占空比。冷車啟動的時候，電池電壓會跌落到很低。當(dāng)輸入電壓(電池電壓)跌落到很低而與輸出電壓非常接近時，降壓轉(zhuǎn)換器可能會停止工作。而100%占空比在輸入電壓跌到非常低的水平時，輸出電壓依然能夠保持或者跟隨輸入電壓變化(取決于是否低于轉(zhuǎn)換器啟動臨界值)。在冷車啟動或啟停系統(tǒng)中，電池工作在一個較低的電壓水平，后續(xù)電源和電路仍可保證正常工作非常有用。

圖1：降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器LT3504應(yīng)用圖。

LT3504依靠獨特的控制方式，使TON導(dǎo)通時間非常小。這樣，在高降壓比的應(yīng)用下仍可獲得較高的開關(guān)頻率。開關(guān)頻率可由用戶編程在250kHz至2.2MHz，在整個頻率范圍內(nèi)是可同步的。這樣便可以避開車載收音機對噪聲敏感的調(diào)幅頻段，控制開關(guān)頻率低于600kHz或高于1.8MHz運行，讓外圍LCD等器件的體積和成本獲得更好的效果。

LT3504在非常寬的輸入電壓范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)換效率可達88%。該芯片通過外部時鐘對轉(zhuǎn)換器的工作頻率進行同步。4路輸出采用反相開關(guān)技術(shù)降低紋波。它還提供非常精準的欠壓鎖定(UVLO)停機功能，讓它可以避開不希望的工作范圍。過熱停機功能可以在結(jié)溫過高時關(guān)閉，起到自我保護的效果。

該器件每通道都采用獨立的引腳設(shè)定輸出電壓，可以獲得FB(反饋)腳0.8V到VIN腳之間的電壓范圍。每通道獨立的RUN/SS(運行/軟啟動)腳可以控制每通道輸出的RUN/SS使能。通過同步(RT/SYNC)腳可以采用電阻來設(shè)定開關(guān)頻率，也可以利用MCU輸出時鐘信號進行同步。多通道輸出應(yīng)用可以采用非常緊湊的解決方案實現(xiàn)。

圖2：降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器LT3976系統(tǒng)原理圖。

穩(wěn)壓器為汽車提供超低靜態(tài)電流

許多的電子器件(比如GPS系統(tǒng)、Telematics系統(tǒng))掛接在電池上長期耗電，若不把靜態(tài)電流縮小的話，它們就會不停地“偷電”。汽車在閑置一段時間后，可能會出現(xiàn)打不著火的現(xiàn)象。這可能是由電池長期沒有保養(yǎng)，蓄電池電量耗光的原因所造成。因此，就需要在無負載的情況下，控制靜態(tài)電流(IQ)盡可能低。

凌力爾特推出的42V降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器LT3975，可以提供2.5A連續(xù)輸出電流，且僅需2.7μA靜態(tài)電流。另一款LT3976(圖2)可以在40V輸入下提供高達5A的輸出電流，且僅需3.3μA靜態(tài)電流。這兩款器件在直至40V的標(biāo)稱輸入電壓范圍內(nèi)都能提供4.2V輸出，從而非常適用于汽車和工業(yè)應(yīng)用。

它們的內(nèi)部75mΩ阻值開關(guān)可以提供高達90%的效率。LT3975和LT3976的突發(fā)模式(Burst Mode)工作提供了超低靜態(tài)電流。這一特點非常適用于汽車和工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用，因為這類應(yīng)用需要始終保持接通工作和最佳的電池續(xù)航時間。當(dāng)輸入電壓降至低于所設(shè)定的輸出電壓時，這些器件可以保持為僅500mV的最小壓差電壓，從而應(yīng)對汽車電子的冷車啟動要求。