助推节省燃料的汽车启动 / 停止电子系统

延长电池的工作时间
对于任何在系统其余部分关断的情况下需要一根"始终保持接通"的电源总线的电池供电型系统而言，节省电池能量都是必须的。这种状态通常被称为"睡眠"、"待机"或"空闲"模式，只要求系统具有非常低的静态电流。在有可能包括诸多电气电路 (比如：车载信息服务系统、CD / DVD 播放机、遥控无钥匙进入系统和多条始终保持接通的总线线路) 的汽车应用中，为节省电池能量而要求实现低静态电流显得特别重要。在待机模式中，此类系统的总电流消耗必需尽可能低；而且，随着汽车的运行越来越多地依赖电子系统，汽车制造商所面临的节省电池能量的压力在持续地增加。
在睡眠模式中 (升压型转换器和两个降压型转换器中的一个处于接通状态)，LTC3859A 仅吸收区区 75μA 的电流。当所有三个通道均接通并处于睡眠模式时，LTC3859A 的吸收电流只有100μA，从而显著地延长了空闲模式中电池的工作时间。这是通过将器件配置为进入高效率的突发模式 (Burst Mode®) 操作状态来实现的，在此操作模式中，LTC3859A 向输出电容器输送简短的电流脉冲，随后是一个睡眠周期，此时仅由输出电容器将输出功率传递至负载。图 2 示出了说明其工作原理的概念性时序图。

图 2：LTC3859A 的突发模式操作电压线图
突发模式输出纹波与负载无关，唯一将会变化的是睡眠间隔的长度。在睡眠模式中，大部分内部电路都被关断，只有用于实现快速响应的关键电路除外，从而进一步减小了其静态电流。当输出电压的降幅足够大时，睡眠信号电平走低，控制器通过接通顶端的外部 MOSFET 恢复标准的突发模式操作。另一方面，也存在这样的情况 ━━ 用户希望器件在轻负载电流条件下工作于强制连续模式或恒定频率脉冲跳跃模式。这两种模式的配置均很容易，它们的静态电流较高而峰至峰输出纹波则较低。
负载突降 / 效率 / 解决方案尺寸
"负载突降"(load dump) 这一术语指的是起动电机被关闭之后所发生的感应冲击。对于一个汽车用 12V 铅酸电池系统来说，此浪涌电压一般被箝位于 36V (最大值)。该浪涌要求控制器、MOSFET 及关联的组件能在箝位电压下工作。这些较高电压器件 (例如：40V MOSFET) 会导致效率下降，必须谨慎地将这种不良影响降至最低。当采用图 1 中的电路时，每个电压轨的效率高于 92% (如图 3 所示)。为清楚起见，分别示出了每个降压和升压部分的效率。此外，图 4 还示出了这款电路的布局和尺寸，其中最高的部件达 4.8mm。

图 3：LTC3859A 效率与负载电流的关系曲线 (针对不同的转换器部分)

图 4：LTC3859A 演示电路板的尺寸和布局 (a) 顶面 (b) 底面

启动和关断
LTC3859A 的三个通道可采用 RUN1、RUN2 和 RUN3 引脚单独关断。把这些引脚中的任一个拉至 1.2V 以下都将关断用于对应通道的主控制环路。而把所有三个引脚全部拉至 0.7V 以下将停用所有的控制器和大多数的内部电路，包括内置的 LDO。在这种状态下，LTC3859A 仅吸收 8μA 的静态电流。
软起动或跟踪
两个降压型控制器的 TRACK/SS1 和 TRACK/SS2 引脚可用于调节软起动接通时间或在启动期间对两个或更多的电源进行"重合"或"比例式"跟踪。这些关联曲线示于图 5，并同时在主电源与从电源的 TRACK/SS 引脚之间布设了一个电阻分压器。

图 5：LTC3859A 输出电压跟踪：(a) 重合跟踪 (b) 比例式跟踪
保护功能
LTC3859A 可配置成利用 DCR (电感器电阻) 或一个检测电阻器来检测输出电流。至于选择两种电流检测方案当中的哪一种，在很大程度上取决于成本、功耗和准确度的综合权衡。DCR 日益受到欢迎，原因是其可省去昂贵的电流检测电阻器且效率较高，尤其是在大电流应用中。LTC3859A 拥有用于降压通道的电流折返功能，以在输出短路至地时帮助限制负载电流。
内置比较器负责监视降压输出电压，并在输出大于其标称输出电压的 10% 时指示出现了过压情况。当检测到这种状况时，顶端 MOSFET 关断而底端 MOSFET 接通，直到过压状态被清除为止。只要过压状态持续存在，底端 MOSFET 就将连续保持接通。如果输出电压回归至一个安全的电平，则自动恢复正常操作。
在较高的温度条件下，或者内部功耗导致芯片内部产生过量的自发热时，过热停机电路将关断 LTC3859A。当结温超过大约 170°C 时，过热保护电路将停用内置的偏置 LDO，从而导致偏置电源降至 0V并以一种有序的方式有效地关断整个 LTC3859A。一旦结温回落至 155°C 左右，LDO 将重新接通。
结论
可节省燃料的汽车启动 / 停止系统在今后的几年里将继续发展。对于车载信息娱乐及导航系统的供电，以及需要高达甚至超过 5V 电压以实现正确运作的磁盘驱动器的供电，必须谨慎从事。此类系统在输入电压因引擎重新发动而降至稳压范围之外时会发生复位。LTC3859A 提供了一款解决方案，它可利用其内置的同步升压型控制器将电池电压提升一个安全的工作电平。LTC3859A 将一个同步升压型控制器与两个同步降压型控制器整合在一起，非常适合于给众多的汽车电子设备供电，可在引擎重新发动时保持针对所有输出电压的稳压作用。