汽車電子中降壓型穩(wěn)壓器的電路設(shè)計(jì)分析

隨著現(xiàn)代汽車銷售越來越火爆，汽車業(yè)的工藝發(fā)展也比往前有了質(zhì)的提升，但對于汽車供電系統(tǒng)的要求也是越發(fā)負(fù)責(zé)。大家都知道在汽車的供電系統(tǒng)中有專門的汽車穩(wěn)壓器，而如今隨著汽車制造工藝的精進(jìn)，對于汽車供電系統(tǒng)中所用的降壓型的適用性能無疑提出了一個(gè)更好的要求。

以下介紹凌力爾特用于汽車環(huán)境的降壓型穩(wěn)壓器LTC7138，LTC7138 是一款能夠在 4V 至 140V 輸入電壓范圍內(nèi)運(yùn)作的 400mA 降壓型穩(wěn)壓器，其非常適合于工業(yè)、電信、汽車及其他經(jīng)常遭受嚴(yán)酷電壓瞬變的應(yīng)用。由于該穩(wěn)壓器采用了遲滯架構(gòu)，因此無需外部補(bǔ)償。輸出電壓可利用引腳設(shè)置為 1.8V、3.3V 或 5.0V，或者，如果采用一個(gè)外部分壓器，輸出則可調(diào)節(jié)在 0.8V 至 VIN 范圍。由于具有內(nèi)部 P 溝道 FET，所以可執(zhí)行 100% 占空比操作。LTC7138 采用耐熱性能增強(qiáng)型高電壓 （某些引腳被去除） MSOP 封裝。

1、具有寬 VIN 范圍的簡單 5V/400mA 降壓

圖 1 示出了一款具 140V 最大輸入電壓且僅使用四個(gè)外部組件的 5V 降壓型轉(zhuǎn)換器。通過把 VPRG1 引腳連接至 SS 引腳以及把 VPRG2 連接至地而將其輸出設(shè)定在 5V。該器件不需要任何外部補(bǔ)償。

圖 1：高效率 5V、400mA 降壓型穩(wěn)壓器

圖 2：圖 1 所示穩(wěn)壓器的效率

在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持了高效率，這部分得益于 LTC7138 的突發(fā)模式 （Burst Mode？） 操作和 12μA 的無負(fù)載 IQ 電流。采用 12V 輸入時(shí)，對于 10mA 負(fù)載的效率峰值可達(dá) 87%，在負(fù)載低至 0.4mA 時(shí)可保持效率在 80% 以上。這種節(jié)能水平使其非常適用于始終保持接通的電池供電型系統(tǒng)。

2、采用兩個(gè)并聯(lián) LTC7138 的 24V/800mA 降壓

圖 3 示出了將兩個(gè) LTC7138 并聯(lián)以提供一個(gè) 24V/800mA 輸出的情形。并聯(lián)操作是通過把主控器的反饋比較器輸出引腳 （FBO） 連接至從動器的 VFB 引腳來實(shí)現(xiàn)。在該設(shè)置中，從動器將跟隨主控器進(jìn)入和退出突發(fā)周期 （見圖 4）。24V 降壓轉(zhuǎn)換器的輸出利用一個(gè)外部反饋分壓器來設(shè)定。當(dāng)采用一個(gè) 48V 輸入時(shí)，該穩(wěn)壓器的滿負(fù)載效率為 93.6% （圖 5）。

圖 3：采用兩個(gè)并聯(lián) LTC7138 的高效率 24V、800mA 降壓

圖 4：并聯(lián)工作的 24V、800mA 降壓轉(zhuǎn)換器 （在 VIN = 140V，IOUT = 600mA）

圖 5：圖 3 所示穩(wěn)壓器的效率

3、32V/400mA 浪涌抑制器

圖 6 示出了 LTC7138 的另一種應(yīng)用。對于 32V 或更低的輸入，該穩(wěn)壓器工作于壓差狀態(tài)，此時(shí)內(nèi)部功率 FET 持續(xù)導(dǎo)通。當(dāng)輸入超過 32V 時(shí)，LTC7138 將執(zhí)行開關(guān)切換以把輸出電壓保持在調(diào)節(jié)狀態(tài)，如圖 7 所示。若想提供進(jìn)一步的保護(hù)，可通過把 OVLO 引腳連接至一個(gè)跨接在輸入電源兩端的分壓器來實(shí)現(xiàn)過壓閉鎖功能。該電路適合在工業(yè)、汽車和航空電子系統(tǒng)中保護(hù)下游轉(zhuǎn)換器或負(fù)載。

圖 6：32V、400mA 浪涌抑制器

圖 7：浪涌抑制器 （圖 6） 的輸出在 127V 輸入瞬變過程中箝位于 32V

更多特點(diǎn)：LTC7138 提供了使其適合眾多應(yīng)用的特點(diǎn)。這包括一個(gè)用于外部 UVLO 的 RUN 引腳、一個(gè)用于電流限值編程或設(shè)置輸入側(cè)電流限值的 ILIM 引腳、以及軟起動功能 （內(nèi)部或外部）。

編輯點(diǎn)評：本文簡單介紹了用于汽車環(huán)境的降壓型穩(wěn)壓器LTC7138， LTC7138為寬輸入電壓應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了具低組件數(shù)目的堅(jiān)固型解決方案。其具有 140V 最大額定輸入電壓、耐熱性能增強(qiáng)型高電壓 MSOP 封裝、突發(fā)模式操作、低 IQ 電流、引腳可調(diào)的輸出電壓、無需外部補(bǔ)償以及可在 100% 占空比條件下運(yùn)作等特點(diǎn)。