三倍降壓轉(zhuǎn)換器外加升壓控制器滿足寬范圍VIN汽車應(yīng)用要求

汽車呈現(xiàn)出空間受限的惡劣環(huán)境，需要可靠和緊湊的電源來處理日益復(fù)雜的電子系統(tǒng)。LT8603緊湊型穩(wěn)壓器是一款穩(wěn)健的解決方案，在緊湊的2 mm× QFN封裝中集成了兩個高壓5.1 A和5.1 A降壓穩(wěn)壓器、一個低壓8.6 A降壓穩(wěn)壓器和一個升壓控制器。升壓控制器簡化了寬輸入、多輸出電源的設(shè)計，例如，在以下解決方案中使用時：

具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源

四個穩(wěn)壓輸出，第四個電源軌作為SEEPIC

一降壓提升功率

具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源

在汽車應(yīng)用中，需要穩(wěn)壓的5 V、3.3 V和sub-2 V電源軌為各種模擬和數(shù)字IC供電，這些IC可能需要不同的電源軌來存儲內(nèi)容、處理器I/O和內(nèi)核。這些電源軌由標(biāo)稱 12 V 汽車電池電壓 V 生成.BAT，通常范圍為8 V至16 V。 高效降壓穩(wěn)壓器可滿足大多數(shù)情況，但V.BAT在冷啟動情況下，可在 2 ms 內(nèi)降至 10 V，如果直接從 V 供電，純降壓穩(wěn)壓器將失去穩(wěn)壓.BAT.

LT8603升壓控制器可在低至2 V的電壓下工作，非常適合用作為降壓穩(wěn)壓器供電的前置穩(wěn)壓器。當(dāng) V.BAT降至8.5 V以下時，升壓控制器輸出（OUT4）調(diào)節(jié)至8 V。兩個高壓降壓穩(wěn)壓器可以穿越冷啟動條件，同時提供恒定的5 V和3.3 V輸出，如圖1所示。一次 V.BAT從冷啟動恢復(fù)到8 V以上，升壓控制器僅作為二極管通過工作。高壓降壓器可處理V.BAT高達(dá) 42 V。在圖1中，低壓降壓轉(zhuǎn)換器由OUT2供電，通過冷啟動事件提供1.2 V電壓。

圖1.具有三個穩(wěn)壓輸出的耐冷啟動汽車電源。三個降壓穩(wěn)壓器由升壓前置穩(wěn)壓器（V出4），通過 V 對所有三個輸出進行精確調(diào)節(jié).BAT冷啟動事件（也顯示）。

四個穩(wěn)壓輸出，第四個電源軌作為SEPIC。

V.BAT可以長時間保持高電平，例如在雙電池跨接啟動期間或在 24 V 系統(tǒng)中。這對圖1—V中的升壓穩(wěn)壓器沒有影響.BAT當(dāng) V 通過時.BAT高于 8 V，但兩個高壓降壓穩(wěn)壓器的電流輸出容量通常在較高 V 時受到熱限制.BAT由于開關(guān)損耗增加，特別是在汽車應(yīng)用中常用的2 MHz開關(guān)頻率下。

溫升可以通過降低開關(guān)頻率或降低降壓穩(wěn)壓器的工作電壓來控制。在圖2中，第四個通道設(shè)置為SEPIC，為高壓降壓穩(wěn)壓器供電，其輸出調(diào)節(jié)為12 V，最適合降壓穩(wěn)壓器的效率。通過以最佳效率運行降壓器，可以很好地控制溫升。圖2顯示了生成四個精確穩(wěn)壓輸出的簡單方法。輕負(fù)載時，該電路可在輸入低至2 V時保持穩(wěn)壓。

圖2.針對效率進行了優(yōu)化的高壓降壓轉(zhuǎn)換器，由 SEEPIC 供電。

由其中一只雄鹿提供動力的提升

一些汽車應(yīng)用需要穩(wěn)定的高電壓，例如54 V。產(chǎn)生這種穩(wěn)壓高壓軌的一種方法是從其中一個高壓降壓穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動升壓穩(wěn)壓器，如圖3所示。所有四個輸出均在 V.BAT高于高壓降壓轉(zhuǎn)換器的最小輸入電壓。降壓穩(wěn)壓器限制升壓轉(zhuǎn)換器的最大電流，防止升壓短路并限制逐周期電流。

圖3.帶升壓轉(zhuǎn)換器的四個穩(wěn)壓輸出由通道 3 降壓穩(wěn)壓器供電。

帶電荷泵的額外穩(wěn)壓

如圖4所示，可以在SEPIC電路中增加電荷泵電路，以提供另一個穩(wěn)壓輸出。不同輸入電壓的調(diào)節(jié)曲線如圖4所示。類似地，可以實現(xiàn)負(fù)輸出電荷泵來產(chǎn)生負(fù)電源軌。

圖4.電荷泵電路提供額外的高壓輸出。

電磁干擾性能

LT8603 采用一個兩相時鐘。通道 2 與通道 1 成 180° 工作，從而降低了降壓轉(zhuǎn)換器的峰值輸入電流，并有助于降低 EMI。高密度的電子元件需要仔細(xì)平衡熱性能和EMI性能。LT2演示電路DC8603A體現(xiàn)了針對低EMI優(yōu)化的布局，通過了CISPR 2114 25類峰值限制。圖5顯示了垂直極化范圍為5 MHz至30 MHz時的輻射EMI結(jié)果。 輸入電壓為1000 V，每個輸出負(fù)載為14 A。

圖5.LT8603 DC2114A CISPR 25 5 類輻射 EMI，30 MHz 至 1 GHz。

結(jié)論

LT8603將三個降壓穩(wěn)壓器和一個升壓控制器組合到一個纖巧的6 mm×6 mm QFN封裝中，從而提供多功能、緊湊的電源解決方案。每個降壓穩(wěn)壓器具有內(nèi)部電源開關(guān)、逐周期電流限制和跟蹤/軟啟動控制。其同步整流拓?fù)淇商峁└哌_(dá) 94% 的效率。突發(fā)模式操作可將靜態(tài)電流保持在 30 μA（所有通道均開啟）以下，非常適合始終接通的系統(tǒng)。2 V至42 V的寬輸入范圍和多功能功能使LT8603非常適合汽車和其他要求苛刻的應(yīng)用。

審核編輯：郭婷