卡车、汽车和重型设备必须具备坚固的电源转换
LTC3892 是全功能版本,与 LTC3892-1 不同。LTC3892 提供两个电源良好信号、可调电流门限以及固定的 3.3V 或 5V 输出电压选项。LTC3892 采用 5mm x 5mm QFN-32 封装,LTC3892-1 则采用 TSSOP-28 封装。共有 4 种温度级版本,扩展和工业温度级版本在 –40°C 至 125°C 温度范围工作,高温汽车级版本的工作温度范围为 –40°C 至 150°C,军用级版本在 –55°C 至 150°C 温度范围内工作有保证。
突发模式工作
在低负载电流条件下,可启用 LTC3892 / LTC3892-1 以进入高效率突发模式 (Burst Mode) 操作、恒定频率脉冲跳跃、或强制连续导通模式。当配置为执行突发模式操作并处于某种轻负载条件时,转换器将突然放出少量的脉冲以保持输出电容器上的充电电压。其随后关闭转换器并进入睡眠模式,此时其大部分的内部电路均被关断。输出电容器负责提供负载电流,当输出电容器两端的电压降至一个设定电平时,转换器重新运行并提供更多的电流以补充充电电压。关断和关闭其大多数内部电路的举措极大地减小了静态电流,从而有助于延长那些在系统不运行时始终保持接通之系统中的电池运行时间。图 2 示出了说明其工作原理的概念时序图。
图 2:LTC3892 / LTC3892-1 突发模式工作时的电压图
突发模式输出纹波不受负载影响,因此仅休眠时间间隔的长度会变化。在休眠模式,除了需要快速响应的关键电路,大部分内部电路都关断,从而进一步降低了静态电流。当输出电压降至足够低时,休眠信号变低,控制器通过接通顶端外部 MOSFET,恢复正常突发模式工作。另外,还有一些情况下,用户希望在轻负载电流时以强制连续或恒定频率脉冲跳跃模式工作。这两种模式都能够非常容易地配置,但是会有较大的静态电流和较低的峰值至峰值输出纹波。
此外,在强制连续工作模式或由外部时钟源提供时钟时,允许电感器电流在轻负载或在大瞬态情况下反向。连续工作的优势是输出电压纹波较低,但是产生较大的静态电流。
特点
每个通道都有一个过压比较器,以针对瞬态过冲以及其他可能使输出过压的更严重情况提供保护。当VFB1、2 引脚上升至比其 0.800V 稳定点高 10% 以上时,顶部 MOSFET 断开,底部 MOSFET 接通,直到过压情况清除为止。快速、准确的过流限制保护功能在高压电源中是必不可少的。当输出电压降至低于其标称值 70% 的时候,折返电流限制启动,与过流或短路情况的严重程度成比例地逐步降低峰值电流限制。
MOSFET 驱动器及效率
LTC3892 / LTC3892-1 有强大的 1.1Ω 内置 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器,以最大限度减少转换时间和开关损耗。栅极驱动电压可在 5V 至 10V 范围内设定,以允许使用逻辑或标准电平 N 沟道 MOSFET 来最大限度提高效率。由于有很大的驱动电流可用,所以可以驱动多个并联的 MOSFET,以适合电流更大的应用。
图 3 中 LTC3892 效率曲线是具 12V 输入电压的图 1 原理图的典型效率曲线。如图所示,8.5V 输出产生达 98% 的非常高效率。3.3V 时效率也超过 90%。此外,这个设计在每个输出具 1mA 负载时效率仍然超过 75%。效率高的原因是采用了突发模式工作。
图 3:12V 输入、8.5V 和 3.3V 输出时 LTC3892 的效率曲线
快速瞬态响应
LTC3892 采用一个快速 25MHz 带宽工作的放大器实现电压反馈。该放大器的大带宽加上高开关频率和低电感值的电感器,允许增益非常高的交叉频率。这允许补偿网络为速度非常快的负载瞬态响应而优化。图 4 说明了 4A 阶跃负载在 3.3V 输出时的瞬态响应,与标称值的偏离不到 100mV。
图 4:图 1 所示 LTC3892 在 3.3VOUT/12VIN 时的瞬态响应曲线
结论
对于在要求苛刻的高压瞬态环境中必须以安全和高效工作的情况而言,LTC3892 / LTC3892-1 带来了新的性能水平。强大的
- 严酷的汽车环境要求高性能电源转换(08-17)
- 汽车环境需要可靠的电源转换(10-08)
- 苛刻的环境需要高性能的电源转换(12-06)
- 数字回路控制电源转换的设计(01-31)
- 隔离型μModule电源转换器 改善了信号测量准确度 可在严苛的电气与热环境中工作(03-05)
- 如何廉价地制作了110伏至12伏的电源转换器(06-28)