60 V輸入單芯片轉換器可在沒有超級電容或其他附加元件的情況下為關鍵電路供電

Victor Khasiev ADI公司高級應用工程師

LTC3649是一款單芯片降壓調節(jié)器，能夠在3.1 V至60 V的輸入電壓范圍內工作，并可在高達4 A的輸出電流下高效產生單個電阻可編程輸出電壓。僅這些特性就使其成為從VIN – 0.5 V到接地的輸出電壓具有吸引力的工業(yè)或汽車電源。LTC3649的一個獨特功能是能夠在斷電時為關鍵系統(tǒng)供電，無需任何額外元件。

當電源軌發(fā)生故障時，保持電路為關鍵系統(tǒng)供電，使其能夠在所有可用能量丟失之前的短時間內執(zhí)行數據保留等重要的管理任務。典型的保持解決方案采用專用控制器和大型存儲電容，1, 2例如LTC3310和LTC3643。因此，如果關鍵電路需要大量功率和保持時間，則成本和復雜性都會增加。但如果所需的保持能量相對較低，LTC3649可以輕松執(zhí)行此任務而無需額外的電路。

這里描述的雙輸出轉換器在正常操作條件下用作傳統(tǒng)的降壓電源，但是在電源中斷期間，轉換器本身成為能量源，為關鍵電路保持設定的輸出電壓。為了執(zhí)行該任務，當輸入電壓斷開時，U1變?yōu)樯龎恨D換器，這導致U1對其輸出電容放電以提供保持能量。

雙輸出轉換器和保持電路

圖1顯示采用LTC3649的保持設計。在正常情況下，未調節(jié)的電壓軌VIN（VINS通過阻塞二極管）為基于U1的轉換器（轉換器A）供電。該轉換器以降壓模式工作，在VOUT1上產生穩(wěn)定的5 V電壓。VINS連接到基于U2的第二個轉換器（轉換器B），它在VOUT2上為關鍵負載供應3.3 V電壓。VIN發(fā)生故障時，轉換器A進入升壓模式并通過對其輸出濾波電容器C01和C02放電來維持其設定的輸出電壓(VINS)。電阻RIT和RIB設定此電壓電平。由U1產生的PGOOD (PG)信號可用于將電源故障傳遞給系統(tǒng)，從而斷開非關鍵電路以保持能量。MODE/SYNC引腳將懸空，以允許LTC3649進入升壓模式。

圖1.5 V輸出轉換器(U1)為3.3 V輸出(U2)上的受保護負載供應保持電源。

請注意，U1的引腳MODE/SYNC將懸空，以允許LTC3649進入升壓模式。

圖2顯示了LTC3649在升壓模式下的運行情況。對于捕獲的前7 ms，所有電壓都是穩(wěn)定的。在7 ms時，電源關閉；VIN和INS都開始下降。VINS達到8 V時，就會穩(wěn)定并且PG信號改變狀態(tài)，表示VOUT1開始崩潰。只要C01和C02充電，VINS就保持在8 V。VOUT2在整個過程中保持恒定，在電源中斷后很長時間內為關鍵負載提供穩(wěn)定的電源。ADI公司已經創(chuàng)建了LTspice^?模型。

圖2.當輸入電壓VIN下降時，轉換器U1對VOUT1進行升壓以將VINS維持在8 V。

在VIN降壓后，VINS供電以使VOUT2保持穩(wěn)定超過20 ms。

結論

LTC3649是一款具有集成功率MOSFET的單芯片降壓調節(jié)器。它具有高效率和低靜態(tài)電流，這在許多電池供電系統(tǒng)中非常重要。它還具有很高的通用性、可編程頻率、高達60 V的寬VIN范圍以及低至接地的輸出電壓范圍。它簡化了汽車和工業(yè)用品的設計，特別是考慮到其作為保持電路的潛質時。

作者簡介

Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師，在AC/DC和DC/DC轉換的電力電子領域擁有豐富的經驗。他擁有兩項專利，撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車和工業(yè)應用中的使用，包括升壓、降壓、SEPIC、正到負、負到負、反激式、正激式轉換器和雙向備用電源。他的專利與高效功率因數校正解決方案和先進柵極驅動器有關。Victor樂于為ADI客戶提供支持，解答有關ADI產品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查等問題并參與測試最終系統(tǒng)。聯系方式：victor.khasiev@analog.com。