滿足寬范圍VIN汽車應(yīng)用要求的LT8603多輸出穩(wěn)壓器

設(shè)計(jì)說明DN1048 - 簡介

汽車具有空間受限的惡劣環(huán)境，需要可靠而緊湊的電源供日益復(fù)雜的電子系統(tǒng)使用。 LT8603多輸出穩(wěn)壓器是一款強(qiáng)大的解決方案，結(jié)合了兩個(gè)高壓2.5A和單個(gè)1.5A降壓穩(wěn)壓器，一個(gè)低壓1.8A降壓穩(wěn)壓器和一個(gè)升壓控制器，采用緊湊的6mm x 6mm QFN封裝。當(dāng)在以下解決方案中使用時(shí)，升壓控制器簡化了寬輸入多輸出電源的設(shè)計(jì)：

具有三個(gè)穩(wěn)壓輸出的冷車軸耐受汽車電源

四個(gè)穩(wěn)壓輸出第四個(gè)導(dǎo)軌配置為SEPIC

升壓通道由其中一個(gè)降壓調(diào)節(jié)器供電

具有三個(gè)穩(wěn)壓輸出的冷啟動耐汽車電源

在汽車應(yīng)用中，需要穩(wěn)壓5V，3.3V和低于2V的電源軌來為各種模擬IC和數(shù)字IC供電。需要這些不同的軌道用于內(nèi)容，處理器I / O和核心。這些電壓軌通常由標(biāo)稱12V汽車電池電壓V BAT 產(chǎn)生，電壓范圍為8V至16V。高效降壓降壓調(diào)節(jié)器可以覆蓋大多數(shù)情況，但如果V BAT 在冷啟動過程中降至2V幾十毫秒，如果直接由V BAT供電，純降壓調(diào)節(jié)器將失去調(diào)節(jié) 。 LT8603升壓控制器的工作電壓低至2V，是降壓穩(wěn)壓器的理想預(yù)調(diào)節(jié)器。圖1顯示了冷啟動操作的典型應(yīng)用。當(dāng)V BAT 降至8.5V以下時(shí)，升壓控制器輸出（OUT4）被調(diào)節(jié)至8V。兩個(gè)高壓電源可以通過冷啟動狀態(tài)，同時(shí)提供恒定的5V和3.3V輸出，如圖1所示。一旦V BAT 從冷啟動器恢復(fù)到8V以上，升壓控制器只是作為二極管通過。高壓電源可以處理高達(dá)42V的VBAT。在圖1中，低壓降壓由OUT2供電，通過冷啟動事件提供1.2V電壓。

四個(gè)穩(wěn)壓輸出，第四個(gè)導(dǎo)軌為SEPIC

如果需要四個(gè)穩(wěn)壓輸出，升壓控制器可作為SEPIC轉(zhuǎn)換器運(yùn)行。圖2顯示了配置12V輸出SEPIC轉(zhuǎn)換器的LT8603。 12V輸出為高壓電源提供電源，當(dāng)VBAT升至24V以上時(shí)，例如在更高電壓系統(tǒng)或臭名昭著的雙電池跳轉(zhuǎn)啟動時(shí)，它們可以保持高效率運(yùn)行。降壓轉(zhuǎn)換器在高電壓和高頻率下效率較低，并且可以熱限制為較低的輸出電流。即使VBAT降至2V（輕負(fù)載時(shí)），該電路也可以保持對所有四個(gè)輸出的調(diào)節(jié)。 SEPIC需要額外的電路來承受永久輸出接地短路。

從其中一個(gè)電源提供電源

獲得四個(gè)穩(wěn)壓輸出的另一種方法是從一個(gè)高壓降壓穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動升壓調(diào)節(jié)器，如圖3.只要VBAT高于高壓電源的最小輸入電壓，就可以調(diào)節(jié)所有四個(gè)輸出。降壓調(diào)節(jié)器限制升壓轉(zhuǎn)換器的最大電流，保護(hù)升壓免受短路影響并限制逐周期電流。

帶電荷泵的額外調(diào)節(jié)電壓

可以將電荷泵電路添加到SEPIC電路中，如圖4所示，以提供另一個(gè)穩(wěn)壓輸出。對于不同的輸入電壓，調(diào)節(jié)曲線如圖4所示。類似地，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)輸出電荷泵以產(chǎn)生負(fù)軌。

EMI性能

LT8603使用2相時(shí)鐘。通道1與通道2的相位相差180°，從而降低了電源的峰值輸入電流，有助于降低EMI。高密度的電子元件需要仔細(xì)平衡散熱和EMI性能。 LT8603演示電路DC2114A舉例說明了針對低EMI的優(yōu)化布局，通過了CISPR 25類5峰值限制。圖5顯示了輻射EMI結(jié)果，垂直極化范圍為30MHz至1000MHz。輸入為14V，每個(gè)輸出均為1A負(fù)載。圖6顯示了DC2114A的PCB布局。

結(jié)論

LT8603提供多功能和緊湊型電源解決方案，將三個(gè)降壓調(diào)節(jié)器和一個(gè)升壓控制器組合成一個(gè)小巧的6mm x 6mm QFN封裝。每個(gè)降壓調(diào)節(jié)器都具有內(nèi)部電源開關(guān)，逐周期電流限制和跟蹤/軟啟動控制。 LT8603的同步整流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可提供高達(dá)94％的效率。突發(fā)模式?操作可將靜態(tài)電流保持在30μA以下（所有通道均開啟），是永遠(yuǎn)在線系統(tǒng)的理想選擇。寬輸入范圍（2V至42V）和多功能使LT8603成為汽車和其他苛刻應(yīng)用的理想選擇。