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卡車、汽車和重型設備必須具備堅固的電源轉換

來源:萬利隆電子 人氣:發(fā)布時間:2017-11-17

卡車、汽車和重型設備環(huán)境對任何類型的電源轉換元件要求都是非常嚴苛的。寬廣操作電壓范圍加上很大的暫態(tài)和寬廣溫度變化范圍,所有這些因素使可靠的電子系統設計變得非常有挑戰(zhàn)性。使設計時須考慮的因素更加復雜的是,有些應用要求將電源轉換元件安裝在引擎蓋下,因而要求很高的溫度額定值。同時,由于電子元件數量不斷增加,所以可用空間也在不斷縮小,從而由于空間限制而使高效率轉換變得相當重要。

 

因此,可靠的卡車DC/DC開關穩(wěn)壓器需要在寬廣的輸入電壓范圍內操作。 60V輸入額定值針對標稱12V系統提供了良好的裕度,這類系統一般鉗位在36V至40V范圍內??ㄜ嚭椭匦驮O備環(huán)境中常見的雙電池應用甚至需要更高的操作電壓,因為其電池電壓的標稱值為24V。這類設備環(huán)境大多數鉗位至58V,因此60V額定值通常就已足夠??ㄜ嚭推囆枰獌冉ㄟ^壓鉗位,以限制由起動電動機的電感性回踢電壓引起的最高暫態(tài)電壓,如果不加以鉗位,這會導致高得多的暫態(tài)電壓。

 

有幾種電子系統甚至在車輛引擎停止運轉時依然需要連續(xù)供電,例如遙控無鑰匙進入、GPS和安全系統。對于這類「始終保持接通」的系統而言,使用具低靜態(tài)電流的DC/DC轉換器至關重要,因為這樣如此在休眠模式時達到最長的電池執(zhí)行時間。在這類環(huán)境中,穩(wěn)壓器以正常的連續(xù)開關模式運行,直至輸出電流降至低于30mA至50mA左右的預定閾值為止。低于這個閾值后,開關穩(wěn)壓器必須進入靜態(tài)電流更低的操作模式,以將所汲取的電流降至數十微安,從而降低從電池吸取的功率,這反過來會延長電池執(zhí)行時間。

 

當60V輸入、高降壓比DC/DC轉換器供不應求時,設計者求助于基于變壓器的拓撲或外部高壓側驅動器,以在高達60V時操作。還有一些設計師使用中間匯流排轉換器,因此需要額外的電源級。這兩種方法都增加了設計的復雜性,而且在大多數情況下,均降低了總體效率。不過,凌力爾特60V輸入降壓開關穩(wěn)壓器控制器系列不斷擴展,LTC3892就是該系列的最新元件,該元件解決了上述卡車和汽車應用中的很多關鍵問題。圖1顯示用在某應用中的LTC3892,該元件將4.5V至60V輸入轉換成3.5V/5A和8.5V/3A輸出。

 

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LTC3892/LTC3892-1是高壓雙輸出同步降壓DC/DC控制器,當一個輸出有效時,僅汲取29uA電流,當兩個輸出都啟動時,汲取34uA電流。 4.5V至60V輸入電源電壓范圍用來針對高壓暫態(tài)提供保護,可確保在汽車冷啟動、負載突降時連續(xù)操作,并適合多種輸入電源和電池化學組成。在輸出電流超過20A、效率高達96%的情況下,每個輸出都可以設定在0.8V至99% VIN之間,使該元件非常適合12V或24V卡車、汽車以及重型設備應用。

 

LTC3892/LTC3892-1以50kHz至900kHz的可選固定頻率操作,還可同步至一個75kHz至850kHz的外部時脈。在輕負載時,使用者可以選擇以連續(xù)操作、脈沖跳躍和低漣波輕載模式(Burst Mode)操作。 LTC3892/LTC3892-1的兩相操作降低了輸入濾波和電容要求。其電流模式架構提供了非常容易的回路補償、快速暫態(tài)響應、固定頻率操作、卓越的電壓調節(jié),還允許用并聯相位非常容易地實現均流以增大電流。輸出電流感測通過測量輸出電感(DCR)兩端的壓降完成,以實現最高效率,或者可透過使用一個可選感測電阻完成,以實現高準確度。

 

LTC3892是全功能版本,與LTC3892-1不同。 LTC3892提供兩個電源良好訊號、可調電流閾值以及固定的3.3V或5V輸出電壓選項。 LTC3892采用5mm x 5mm QFN-32封裝,LTC3892-1則采用TSSOP-28封裝。共有4種溫度級版本,擴展和工業(yè)溫度級版本可操作于–40°C至125°C溫度范圍,高溫汽車級版本的操作溫度范圍為–40℃至150℃,軍用級版本在–55℃至150℃溫度范圍內操作具備保證。

 
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