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用节省燃料的启动/停止系统为汽车电子产品供电

时间:08-17 来源: 点击:

任何电池供电系统,如果需要一条"始终保持接通 (Always-On)"的电源总线、同时系统其余部分关闭,都必须节省电池电量。这种状态常常称为休眠、备用或空闲模式,要求这些系统有非常低的静态电流。需要低静态电流以节省电池电量在汽车应用中尤其重要,汽车应用中可能含有诸如车载多媒体系统、CD/DVD 播放器、远端无键输入和多种始终保持接通的总线等电子电路。这些系统在备用模式时的总电流消耗需要尽可能低,而且节省电池电量的压力不断增大,因为汽车的工作变得越来越依赖电子系统了。

LTC3859 在升压型转换器和一个降压型转换器接通且处于休眠模式时,仅消耗 75uA 电流。在所有 3 个通道都接通且处于休眠模式时,LTC3859 仅消耗 100uA 电流,这在空闲模式时显著延长了电池运行时间。这是通过将该器件配置为进入高效率突发模式 (Burst Mode®) 工作而实现的,在突发模式时,LTC3859 向输出电容器提供短的突发电流,随后是一个休眠周期,在休眠周期中,仅通过输出电容器向负载提供输出功率。图 2 显示上述工作过程的概念性时序图。

图 2:LTC3859 以突发模式工作时的电压图
Switch Node Voltage:开关节点电压
Output Voltage:输出电压
Burst triple:突发纹波


突发模式的输出纹波与负载是无关的,只有休眠时间间隔的长度会变化。在休眠模式时,除了需要快速响应的关键电路,大部分内部电路被关闭,从而进一步降低了静态电流。当输出电压下降足够大时,休眠信号变低,通过接通顶部的外部 MOSFET,控制器恢复正常的突发模式工作。或者,也有这样一些例子,用户在轻负载电流时需要以强制连续模式或恒定频率脉冲跳跃模式工作。这两种模式都可以非常容易地配置,会有较高的静态电流和较低的峰至峰值输出纹波。


负载突降/效率/解决方案尺寸

负载突降是一个术语,指的是发动机启动器关闭之后发生的感性突跳。就一个 12V 的铅酸汽车电池系统而言,这个浪涌电压通常被箝位到 36V 的最大值。这样的浪涌要求控制器、MOSFET 和有关组件能够在箝位电压上工作。这类较高电压的器件 (诸如 40V MOSFET) 可能降低效率,必须谨慎使用,以最大限度地减小对效率的影响。基于图 1 电路,每个轨的效率高于 92%,如图 3 所示。为清晰起见,每个降压型和升压型电路的效率都是单独显示的。此外,这个电路的布局和电路尺寸如图 4 所示,最高的部分为 4.8mm。


图 3:LTC3859 不同转换器电路的效率与负载电流

Burst Mode Efficiency vs. Load Current for Boost and Buck Converters:
升压型和降压型转换器的突发模式效率与负载电流

Efficiency:效率
Load Current:负载电流
Boost:升压型
Buck:降压型

图 4:LTC3859 演示板正面和背面的尺寸和布局


启动与停机

LTC3859 的 3 个通道都可以运用 RUN1、RUN2 和 RUN3 实现独立停机。将这些引脚中的任何一个拉低至低于 1.2V,都可以关闭用于相应通道的主控制环路。将所有 3 个引脚都拉低至低于 0.7V,可以禁止所有控制器和大部分内部电路,包括内置的 LDO。在这种状态下,LTC3859 仅消耗 8uA 静态电流。


软启动或跟踪

在启动时,两个降压型控制器的 TRACK/SS1 和 TRACK/SS2 引脚都可以用来调节软启动接通时间,或以一致或比例跟踪方式跟踪两个 (或更多) 电源。这些相关曲线如图 5 所示,是通过在主电源到从属电源的 TRACK/SS 引脚之间放置一个电阻分压器得到的。


图 5:LTC3859 输出电压跟踪
OUTPUT:输出
TIME:时间
MASTER:主电源
SLAVE:从属电源
Coincident Tracking:一致跟踪
Ratiometric Tracking:比例跟踪


保护功能

LTC3859 可以配置为利用 DCR (电感器电阻) 或一个检测电阻器对输出电流进行检测。对这两个电流检测方案的选择,在很大程度上是对成本、功耗和准确度作出权衡。DCR 检测正在变得流行起来,因为它省去了昂贵的电流检测电阻器,而且电源效率更高,尤其是在大电流应用中。LTC3859 包含用于降压型通道的电流折返,以在输出短路到地时帮助限制负载电流。

内置的比较器监视降压型转换器的输出电压,并在输出高于正常输出电压 10% 时指示过压情况。当检测到这种情况时,顶部的 MOSFET 就被关闭,同时底部的 MOSFET 被接通,直到过压情况清除为止。只要过压情况持续存在,底部的 MOSFET 就保持接通。如果输出电压返回安全水平,就自动恢复正常工作。

在较高温度时,或者在内部功耗引起芯片过度自热的情况下,过热停机电路将关闭 LTC3859。当结温超过约 170°C 时,过热电路禁止内置的偏置 LDO,从而导致偏置电源降至

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