2.7V 至 40V 單片降壓-升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器增強(qiáng)了輸入功能 在汽車(chē)?yán)滠?chē)發(fā)動(dòng)和負(fù)載突降瞬態(tài)時(shí)能無(wú)

低 EMI 且在 AM 頻段無(wú)輻射

LTC3115-1 具有一種低噪聲強(qiáng)制 PWM 模式，兩個(gè)開(kāi)關(guān)引腳在該模式中均工作于恒定頻率 (對(duì)于任何負(fù)載都是如此)，因而產(chǎn)生了一種與工作條件無(wú)關(guān)的低噪聲頻譜?？深A(yù)知的頻譜和極少的次諧波輻射可幫助降低干擾并有助于符合嚴(yán)格的汽車(chē) EMI 標(biāo)準(zhǔn)。

LTC3115-1 支持高達(dá) 2MHz 的開(kāi)關(guān)頻率，這樣基礎(chǔ)開(kāi)關(guān)頻率分量及其所有諧波均可位于 AM 頻段以上，以最大限度地減少對(duì)無(wú)線電接收的干擾。當(dāng)圖 2 所示的汽車(chē)應(yīng)用電路在無(wú)負(fù)載及具有一個(gè) 500mA 負(fù)載的情況下運(yùn)作時(shí)，LTC3115-1 在 AM 頻段上的頻譜輻射示于圖 6。在這兩種場(chǎng)合中 AM 廣播頻段之內(nèi)的整個(gè)頻率范圍均未遭受任何顯著的頻譜輻射。

圖 6：固定頻率低噪聲 PWM 可最大限度地減少 AM 頻段上的輻射

SW AMPLITUDE：SW 幅度

2MHz FUNDAMENTAL：2MHz 基本開(kāi)關(guān)頻率

AM BAND：AM 頻帶

NO LOAD：無(wú)負(fù)載

500mA LOAD：500mA 負(fù)載

FREQUENCY：頻率

應(yīng)對(duì)多個(gè)電源 —— 未穩(wěn)壓交流適配器、汽車(chē)輸入、USB、USB-PD 和 FireWire

為了提高靈活性和提升用戶(hù)體驗(yàn)，很多便攜式電子設(shè)備都設(shè)計(jì)成可配合不同的電源工作。這些電源之間的電壓可能相差很大，尤其是考慮到連接器和電纜壓降時(shí)。

在 USB 3.0 情況下，標(biāo)稱(chēng)供電電壓為 5V ±5%，但是考慮到可允許的電纜和連接器壓降時(shí)，完全符合要求的受電設(shè)備必須能在低至 4V 時(shí)工作。此外，在瞬態(tài)情況下，例如當(dāng)更多設(shè)備插入主機(jī)或受電插座時(shí)，允許下游 USB 電源軌降到低至 3.67V。

新批準(zhǔn)的 USB PD (功率傳送) 規(guī)范允許比 USB 高的功率傳送，支持高達(dá) 20V 的電源電壓。Firewire 端口提供未穩(wěn)壓電源軌，其電壓在很大的范圍內(nèi)變化，視供電設(shè)備類(lèi)別的不同而不同，一般在 9V 至 26V 之間。

普及的交流適配器也許仍然是便攜式設(shè)備最常見(jiàn)的電源。典型的交流適配器只是一個(gè)變壓器，其后跟著一個(gè)橋式整流器，從而提供了非有源調(diào)節(jié)。而該任務(wù)就留給了終端設(shè)備，以避免電纜壓降的影響。未穩(wěn)壓交流適配器設(shè)計(jì)成以規(guī)定的典型輸出電壓提供額定電流。由于輸出電壓是未穩(wěn)壓，所以輸出電壓是負(fù)載電壓的函數(shù)，在較輕負(fù)載時(shí)大幅提高，在重負(fù)載時(shí)會(huì)下降。此外，AC 線電壓允許在 105V 至 125V 之間變化，從而在未穩(wěn)壓交流適配器輸出額外增加了 10% 的變化。一個(gè) 12V 的未穩(wěn)壓交流適配器在輕負(fù)載時(shí)產(chǎn)生 17V 或更高的輸出電壓并非不常見(jiàn)。

LTC3115-1 可直接用所有這些便攜式電源以及各種化學(xué)組成的電池工作，電池包括鋰 (單節(jié)或串聯(lián)連接的)、密封鉛酸、3 節(jié)或更多節(jié)串聯(lián)的堿性電池、甚至超級(jí)電容器組以適用于備份應(yīng)用。多個(gè)電源可以通過(guò)肖特基二極管“或”電路組合在一起。

為了實(shí)現(xiàn)更高的效率，通過(guò)用低壓差 P 溝道功率 MOSFET 取代肖特基二極管，LTC3115-1 可與理想二極管電源通路 (PowerPath) 控制器相結(jié)合，以在多個(gè)電源之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。圖 7 顯示了 LTC3115-1 怎樣才能與 LTC4412HV 相結(jié)合，以獲得由單節(jié)鋰離子電池和未穩(wěn)壓交流適配器提供的雙輸入 5V 電源。在圖 7 情況下，較低電壓的鋰離子電池輸入端采用了一個(gè)串聯(lián) PMOS，同時(shí)較高電壓輸入端采用了廉價(jià)的肖特基二極管，在這里，肖特基二極管的壓降微不足道。圖 8 就每一個(gè)電源輸入，給出了這個(gè)電源 (包括轉(zhuǎn)換器和電源通路) 的總體效率。

圖 7：為了實(shí)現(xiàn)高效率，這個(gè)雙輸入 5V 電源在電池通路中采用 LTC4412 低損耗電源通路 (PowerPath?) 控制器和 P 溝道 MOSFET 取代了肖特基二極管。廉價(jià)肖特基二極管用在較高電壓輸入端，在這里，肖特基二極管的壓降微不足道。

UNREGULATED WALL ADAPTER：未穩(wěn)壓交流適配器

8V TO 28V：8V 至 28V

LITHIUM CELL：鋰離子電池

圖 8：電源通路和 LTC3115-1 的總體效率

EFFICIENCY：效率

24V 工業(yè)軌恢復(fù)器及備份

工業(yè)控制和監(jiān)視系統(tǒng)常常采用 24V 總線為 DIN 方式連接的儀器供電，例如可編程邏輯控制器、起動(dòng)器和傳感器。由于這類(lèi)總線會(huì)遭遇大功率開(kāi)關(guān)負(fù)載和可能的故障情況，所以可能在瞬態(tài)以及短暫欠壓瞬態(tài)時(shí)出現(xiàn)訛誤。在嚴(yán)重情況下，總線供電甚至可能短暫中斷。在這類(lèi)情況發(fā)生時(shí)，要求依然保持為關(guān)鍵的軌供電系統(tǒng)供電，以確保對(duì)關(guān)鍵功能的控制和監(jiān)視。

此外，在總線出現(xiàn)故障后，很多設(shè)備必須保持工作一段時(shí)間以啟動(dòng)受控的停機(jī)。圖 9 所示 LTC3115-1 應(yīng)用是一個(gè) 24V 軌恢復(fù)器應(yīng)用，可從帶噪的輸入電源軌提供一個(gè)干凈和良好穩(wěn)定的 24V 輸出軌，該輸出軌在穩(wěn)定目標(biāo)上下波動(dòng)。另外，從圖 10 所示的波形中看出，在總線電源短暫中斷時(shí)，這個(gè)電源能保持穩(wěn)定的 24V 輸出。

圖 9：電壓過(guò)低情況下的 24V 工業(yè)軌恢復(fù)器

ALUMINUM ELECTROLYTIC：鋁電解質(zhì)

圖 10：LTC3115-1 在輸入電壓過(guò)低時(shí)調(diào)節(jié)輸出軌

NOISY 24V INPUT RAIL WITH DROPOUT：具壓差的帶噪 24V 輸入軌

RESTORED 24V RAIL (LTC3115-1 OUTPUT)：恢復(fù)的 24V 軌 (LTC3115-1 輸出)

CAPACITOR BANK VOLTAGE：電容器組的電壓

結(jié)論

LTC3115-1 的靈活性和高效率使該器件非常適用于滿(mǎn)足要求苛刻的新一代汽車(chē)電子系統(tǒng)和便攜式設(shè)備的需求，尤其是那些能用多種電源工作的設(shè)備。該器件內(nèi)部的電源開(kāi)關(guān)和可編程開(kāi)關(guān)頻率最大限度地減小了電源解決方案的占板面積，從而滿(mǎn)足了便攜式設(shè)備及汽車(chē)領(lǐng)域日益增加和對(duì)電子器件微型化的需求。在以突發(fā)模式工作和停機(jī)時(shí)，LTC3115-1 的靜態(tài)電流很低，這延長(zhǎng)了電池壽命，方便了在始終工作的汽車(chē)應(yīng)用中的使用。

LTC3115-1 提供低噪聲、固定頻率 PWM 模式，非常適用于噪聲敏感型應(yīng)用，該模式產(chǎn)生可預(yù)測(cè)和受到良好控制的 EMI 頻譜，開(kāi)關(guān)邊沿可以同步至一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘。在啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)部軟啟動(dòng)最大限度地減小了浪涌電流，控制通路中的內(nèi)部分壓器減輕了輸入電壓變化的影響，而且在輸入電壓變化范圍很大的應(yīng)用中，使環(huán)路很容易得到補(bǔ)償。可編程輸入欠壓閉鎖允許啟動(dòng)該器件的輸入電壓由用戶(hù)設(shè)定，并允許對(duì)遲滯的獨(dú)立控制。LTC3115-1 在停機(jī)時(shí)能徹底斷開(kāi)輸出與輸入的連接，而且憑借輸出短路保護(hù)和過(guò)熱停機(jī)，還能得到全面保護(hù)。