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?yán)滠嚢l(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 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、汽車輸入、USB、USB-PD 和 FireWire

為了提高靈活性和提升用戶體驗(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足要求苛刻的新一代汽車電子系統(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，從而滿足了便攜式設(shè)備及汽車領(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?？删幊梯斎肭穳洪]鎖允許啟動(dòng)該器件的輸入電壓由用戶設(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)。