4開關(guān)降壓-升壓控制器,具備直通功能,可以消除開關(guān)噪聲
發(fā)布時間:2020-04-27 來源:David Megaw,Bruce Haug-ADI公司 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】常見的DC-DC轉(zhuǎn)換器問題是:在輸入電壓可能高于、低于或等于輸出時生成穩(wěn)壓電壓,也就是說,轉(zhuǎn)換器必須執(zhí)行升壓和降壓操作。從標(biāo)稱12 V電池為汽車電子供電,就是一個典型場景,從引擎冷啟動(低至3 V)到負(fù)載突降(高達(dá)100 V),或者因?yàn)椴僮鲉T出錯導(dǎo)致出現(xiàn)反向電池電壓(電壓變化范圍相當(dāng)廣泛)。從SEPIC到4開關(guān)拓?fù)?,有好幾種DC-DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)淇梢詧?zhí)行升壓和降壓操作,但這些解決方案中沒有任何一個能夠在主動激活開關(guān)的情況,直接將輸入電壓輸入到輸出,現(xiàn)在依然是這樣。
LT8210是一個同步降壓-升壓控制器,可以在直通(Pass-Thru™)模式下運(yùn)行,幫助消除EMI和開關(guān)損耗,并且最大化效率(高達(dá)99.9%)。當(dāng)輸入電壓在用戶可編程窗口內(nèi)時,直通功能直接將輸入傳遞到輸出端。LT8210的輸入電壓范圍在2.8 V到100 V之間,所以它的穩(wěn)壓范圍從冷啟動期間的最低輸入電壓,一直到未受抑制的負(fù)載突降的峰值幅度。LT8210可以作為傳統(tǒng)的降壓-升壓控制器運(yùn)行,支持引腳可選的連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)、脈沖跳躍或突發(fā)模式(Burst Mode®)運(yùn)行,或者在直通模式中,輸出電壓可以根據(jù)編程窗口調(diào)節(jié)。當(dāng)這個窗口中的輸入電壓在不主動開關(guān)FET的情況下被直接傳輸至輸出時,運(yùn)行時IQ極低,且沒有開關(guān)噪聲。
直通操作模式
圖1顯示了簡化的LT8210示意圖,配置用于實(shí)施直通操作,輸出調(diào)節(jié)范圍為8 V至16 V。直通窗口的頂部電壓和底部電壓分別由FB2和FB1電阻分壓器設(shè)置。
圖2顯示了此電路的輸入/輸出傳輸特性。當(dāng)輸入電壓高于直通窗口時,LT8210將其降低到穩(wěn)定的16 V輸出。如果輸入電壓低于直通窗口,LT8210會增大該電壓,并將輸出保持在8 V。當(dāng)輸入電壓在直通窗口范圍內(nèi)時,頂部開關(guān)A和D保持開啟,使得輸出可以跟蹤輸入,且部件可以進(jìn)入低功率狀態(tài),VIN和VINP引腳上的典型靜態(tài)電流分別為4 µA和18 µA。在這種非開關(guān)狀態(tài)下,既不存在EMI,也不存在開關(guān)損耗,因此效率可以達(dá)到99.9%以上。
圖1.LT8210 8 V至16 V直通穩(wěn)壓器電路。
圖2.在直通輸入電壓窗口中,直通操作效率可以達(dá)到99.9%。
圖3.在直通模式下,LT8210會快速響應(yīng)80 V未抑制負(fù)載突降脈沖,將輸出限制在可編程的16 V最大值。
圖4.在直通模式下,LT8210通過增壓至可編程的8 V最小輸出電壓來響應(yīng)冷啟動脈沖(<4 V)。
圖5.直通區(qū)域的效率達(dá)到將近100%(與持續(xù)導(dǎo)通模式下的效率相比)。
圖6.LT8210在直通區(qū)域內(nèi)具有超低靜態(tài)電流。
結(jié)論
對于DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計人員來說,汽車電池和類似的寬電壓范圍電源都是較為復(fù)雜的問題,它們需要提供保護(hù),且要求能夠高效進(jìn)行降壓和升壓轉(zhuǎn)換。LT8210同步降壓-升壓控制器將保護(hù)功能與輸入范圍廣泛的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器和獨(dú)特的直通選項(xiàng)結(jié)合在一起,以消除這種復(fù)雜性。其工作電壓范圍在2.8 V和100 V之間,提供內(nèi)置反向電壓保護(hù)。直通模式幫助消除開關(guān)損耗和噪聲,同時達(dá)到超低的靜態(tài)電流。在直通模式下,輸出電壓不會按傳統(tǒng)方式調(diào)節(jié),而是受可編程的電壓窗口限制。
作者簡介
David Megaw是ADI的高級設(shè)計工程師。聯(lián)系方式:david.megaw@analog.com。
Bruce Haug于1980年畢業(yè)于圣何塞州立大學(xué),獲電氣工程學(xué)士學(xué)位。他于2006年4月加盟凌力爾特(現(xiàn)為ADI公司的一部分),擔(dān)任產(chǎn)品營銷工程師。此前,Bruce曾在Cherokee International、Digital Power和福特宇航供職。他還熱衷于參與體育活動。聯(lián)系方式:bruce.haug@analog.com。
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