最大限度地減小汽車 DDR 電源中的待機(jī)電流

除了電流限值之外，電感器的選擇也會(huì)影響突發(fā)模式操作中的效率和開關(guān)頻率。這是因?yàn)閷?duì)于一個(gè)固定的電流限值而言，較大的電感值所存儲(chǔ)的能量要多于較小的電感值。如果首要考慮的是在輕負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)高效率，則可將電感值增至大于產(chǎn)品手冊(cè)中推薦的起始值。

提高工作頻率以實(shí)現(xiàn)更小的解決方案

對(duì)于大多數(shù)汽車系統(tǒng)而言，9V 至 16V 是典型的輸入電壓，于是應(yīng)用電路通常針對(duì)該范圍進(jìn)行優(yōu)化。圖 2 中的 475kHz 應(yīng)用電路在 3.5V 至 42V 的整個(gè)輸入范圍內(nèi)工作于設(shè)計(jì)頻率。然而，如果我們把正常工作電壓限制為 16V (42V 瞬態(tài))，則可提高工作頻率，并隨之減小電感器的數(shù)值和尺寸。針對(duì) 45ns 的最壞情況最小導(dǎo)通時(shí)間，可將 LT8610A 和 LT8610AB 的工作頻率設(shè)置為 2MHz，如圖 6 所示。

圖 6：與圖 2 中的 12V 至 1.5V 應(yīng)用相似，但 LT8610A 和 LT8610AB 的工作頻率增加至 2MHz，以減小電感器的數(shù)值和尺寸。

請(qǐng)注意：當(dāng)輸入電壓變至高于 16V 時(shí)，雖然開關(guān)頻率減小，但輸出仍然處于調(diào)節(jié)狀態(tài)以維持安全的運(yùn)作。除了將 RT 電阻器阻值改為 18.2kΩ 并減小電感器的數(shù)值和尺寸以節(jié)省空間之外，2MHz 解決方案與圖 2 中的電路是相同的。圖 7 示出了針對(duì)兩種電感器選擇的“效率與負(fù)載的關(guān)系”。

LT8610A 和 LT8610AB 采用了兩個(gè)專為汽車應(yīng)用而特別優(yōu)化的內(nèi)部 N 溝道 MOSFET。特別地，柵極驅(qū)動(dòng)電路需要低于 3V 以全面強(qiáng)化這些 FET。為了產(chǎn)生柵極驅(qū)動(dòng)電源，LT8610A/AB 包括一個(gè)內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器的輸出為 INTVCC 引腳 (不要通過外部電路給 INTVCC 加載)。

一項(xiàng)重要的特性是，這個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器能夠從 VIN 引腳或 BIAS 引腳吸收電流。假如 BIAS 引腳被置于開路狀態(tài)，則柵極驅(qū)動(dòng)電流從 VIN 吸收。然而，倘若將一個(gè) 3.1V 或更高的電壓連接至 BIAS 引腳，那么柵極驅(qū)動(dòng)電流將從 BIAS 吸收。如果 BIAS 電壓低于 VIN，則內(nèi)部線性穩(wěn)壓器將采用較低電壓電源可更高效地運(yùn)作，從而提升總體的效率水平。

圖 1、4 和 7 中的效率數(shù)據(jù)是在 BIAS 引腳開路的情況下記錄的。畢竟，如果 1.5V 輸出是僅有處于運(yùn)行狀態(tài)的電源軌，則很有可能沒有合適的地方來連接 BIAS 引腳。不過，倘若存在一個(gè) 3.3V 或 5V 電源，則將其連接至 BIAS 引腳，即使該電源在待機(jī)或點(diǎn)火關(guān)斷情況下不可用也是如此。圖 8 示出了 BIAS 引腳在連接和未連接一個(gè) 3.3V 電源時(shí)的效率。在計(jì)算總效率時(shí)，我們計(jì)入了從 3.3V 電源軌吸取的功率，并假設(shè)它是以 85% 的效率產(chǎn)生的。

圖 8：把 BIAS 引腳連接至一個(gè)外部 3.3V 電源可提高效率。(假設(shè)了 85% 的外部電源效率，這里所示的總效率中考慮到了該因素。)

請(qǐng)注意，從外部給 BIAS 供電的好處在工作頻率較高時(shí)更大，因?yàn)闁艠O驅(qū)動(dòng)電流較高。而且，相比于 LT8610AB，LT8610A 從外部偏置獲得的益處也更多 ─ 對(duì)于一個(gè)給定的負(fù)載，LT8610AB 突發(fā)模式電流限值的增加導(dǎo)致工作頻率有所降低。

不只是用于存儲(chǔ)器

對(duì)于其他的汽車電源 (包括 3.3V 和 5V 電源)，LT8610AB 是一款出色的穩(wěn)壓器，其效率高于 90%，如圖 9 所示。

圖 9：3.3V 和 5V 輸出的效率高于 90%，從而減低了總功率耗散并使溫度處于受控狀態(tài)。

對(duì)于汽車應(yīng)用來說，一項(xiàng)重要的考慮是冷車發(fā)動(dòng)和怠速停止瞬變期間 (此時(shí)來自 12V 電池的電壓或許會(huì)降至 4V 以下) 的電源工作狀況。LT8610AB 的工作占空比高達(dá) 99%，能在最低可用輸入電壓條件下提供輸出調(diào)節(jié)。圖 10 (a) 示出了壓差電壓。這是在輸入電壓下降并逐漸接近預(yù)期輸出調(diào)節(jié)電壓時(shí) VIN 和 VOUT 之間的差異。另外，LT8610AB 還擁有卓越的啟動(dòng)和壓差工作特性，能產(chǎn)生可預(yù)知和可靠的輸出電壓 (其為輸入電壓的一個(gè)函數(shù))。圖 10(b) 示出了輸入電源從 0V 斜坡上升至 10V 并回降至 0V 時(shí)的輸出電壓。

圖 10：LT8610AB 可工作至 99% 的占空比，并提供了平滑的啟動(dòng)和低壓差電壓。

結(jié)論

LT8610AB 和 LT8610AB 具有低組件數(shù)、低的最小輸入電壓、低靜態(tài)電流以及寬負(fù)載范圍內(nèi)的高效率。這些特性使之成為在汽車應(yīng)用中為 DDR 存儲(chǔ)器提供待機(jī)電源的優(yōu)選解決方案。表 1 概括了 LT8610 系列的性能。