助推节省燃料的汽车启动 / 停止电子系统

背景
许多汽车制造商设计了一种节省汽车燃料的巧妙方法，就是运用了被称为"启动 / 停止"系统的新概念。该系统在汽车处于停顿状态或空档位置时将自动关闭引擎，并在驾驶者再次踩压离合器踏板时立即重新起动引擎。自动启动 / 停止功能可在汽车每次完全停稳时 (例如：等候交通信号灯) 关闭引擎，并自动重新发动引擎，因而有助于减少燃料消耗及尾气排放。与未装备此类系统的汽车相比，在城市交通环境中其耗油量的节省幅度可高达 8%。还有一个额外的好处就是能够降低其二氧化碳排放量。
原理很简单：如果引擎不运转，就不会消耗燃料。当不需要引擎工作时，自动启动 / 停止系统功能将自动关闭引擎。在交通拥堵或者甚至在走走停停的交通状况下，只需将汽车置于空档位置并把脚从离合器上移开就将启动此项功能。信息显示器上的一条"启动 / 停止"消息将表示"引擎已被关闭"。如欲重新发动引擎，则踩下离合器、挂档，汽车将马上快速恢复工作状态，即刻就能继续行驶。
应当指出的是：自动启动 / 停止功能并不会影响驾驶的舒适性和安全性。比如，在引擎达到某个理想的运行温度之前，该功能不会被启动。这一原则同样适用于以下情形：空调尚未将车厢调节至期望的温度、电池尚未充足电或驾驶者转动了方向盘。
自动启动 / 停止功能由一个监视来自所有相关传感器之数据的中央控制单元负责协调，包括起动电机和交流发电机。出于舒适性或安全性的需要，该控制单元还可自动重新发动引擎。例如：倘若车辆开始行驶、电池电荷量降至过低的水平或挡风玻璃上形成了冷凝水。此外，大多数系统还能够区别出短暂停顿与旅程终止之间的差别。如果驾驶者的座椅安全带松开、或者车门或后备箱敞开，则该系统不会重新发动引擎。假如有必要的话，揿压一个按钮就可以完全撤消自动启动 / 停止功能。
然而，当引擎重新发动且某个信息娱乐系统处于开启状态或存在任何其他需要 5V 以上电压的电子设备时，12V电池有可能5V以下，从而导致此类系统复位。有些信息娱乐系统采用一个 5V 和 8.5V 的工作输入电压，而此电压是由一个依靠汽车电池工作的降压型转换器馈送的。如果在引擎重新起动 (冷车发动) 期间输入电压降至 5V 以下，则这些系统将在 DC/DC 转换器仅能对输入电压进行降压操作的时候复位。显然，如果在观看视频或聆听 CD 的过程中，每次汽车重新起动时这些视听系统就自动复位，将是用户无法接受的。
一款新型解决方案
幸运的是，凌力尔特公司推出了一款三路输出 DC/DC 控制器 LTC3859A，该器件将一个同步升压型控制器和两个同步降压型控制器集成在单个封装之中。同步升压型转换器输出向降压型转换器馈电以保持一个足够高的电压，从而避免那些需要 4V 以上工作电压的电子系统在引擎重新起动的过程中发生复位。此外，当从汽车电池至升压型转换器的输入电压高于其编程输出电压时，它将在 100% 的占空比条件下运行，并简单地将输入电压直接传送至降压型转换器，从而最大限度地降低了功率损失。图 1 示出了 LTC3859A 的原理图，当电池电压降至 10V 以下时，由同步升压型转换器向同步降压型转换器提供 10V 电压。除了为两个降压型转换器供电之外 (在本例中可产生 5V/5A 和 8.5V/3A)，升压型转换器还可被用作"第三输出"，能够提供一个额外的 2A 输出。

图 1：典型的 LTC3859A 启动 / 停止应用电路原理图

LTC3859A 是采用全 N 沟道 MOSFET 的低静态电流、电流模式控制、三路输出同步 DC/DC 控制器，启动时，LTC3859A 在 4.5V 至 38V 的输入电压范围内工作，并在启动后保持工作直到低至 2.5V 为止。两个降压型控制器 (通道 1 和 2) 180° 异相运作，并能产生 0.8V 至 24V 的输出电压，非常适合给导航、信息娱乐系统、处理器和存储器供电。升压型控制器 (通道 3) 与通道 1 同相运行，且能产生高达 60V 的输出电压。用于每个通道的强大的 1.1Ω内置栅极驱动器最大限度地降低了 MOSFET 开关损耗。工作频率可以设置在 50kHz 至 900kHz 的范围内，或者利用内部锁相环 (PLL) 同步至一个频率范围为 75kHz 至 850kHz 的外部时钟。LTC3859A 不同于 LTC3859 之处是其在 INTVCC 引脚上布设了一个内部箝位电路。该箝位电路提供了一种故障安全方式，可在用户由于疏忽而使用了一个漏电的肖特基限幅二极管时避免 INTVCC引脚承受过大的电压。
该器件的其他特点包括用于 IC 电源和栅极驱动的内置 LDO、可编程软起动、电源良好信号和外部 VCC 控制。VREF 准确度在 -40°C 至 85°C 的工作温度范围内为 ±1%，LTC3859A 采用 38 引脚 SSOP 封装或 38 引脚 5mm x 7mm QFN 封装。