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严酷的汽车环境要求高性能电源转换

发布时间:2020-06-30 20:37:54 阅读: 来源:往复泵厂家

汽车和重型设备环境对任何类型的电子产品而言都是非常严酷的。宽工作电压要求结合大的电压瞬态和宽温度变化范围,这些因素合起来使电子系统处于非常艰难的工作环境。使考虑因素更加复杂的是,电子系统中的电压轨数量也在增加。例如,一个典型的导航系统可能有 6 个或更多不同的电源,包括 8.5V、5V、3.3V、2.5V、1.8V 和 1.5V。同时,随着组件数量的增加,可用空间也在不断缩小。因此,由于空间限制和高温条件,高效率转换以最大限度地降低功耗变得更重要了。

本文引用地址:一个用于汽车和卡车的良好开关稳压器需要规定在 4~60V 的宽输入电压范围内工作。60V 的额定值为通常箝位在 36~40V 范围的 12V 系统提供了良好的裕度。此外,在卡车和重型设备中能见到的双电池应用中,由于其 24V 标称电池电压,甚至需要更高的工作电压。这类应用大多数箝位到 58V 最高工作电压,因此 60V 额定值通常足够了。汽车和卡车上需要过压箝位,以限定发动机启动器的电感性回扫电压所引起的瞬态电压最大值。

有很多汽车和卡车系统即使车辆发动机未运行时也需要连续供电,例如遥控车门开启系统和报警系统。就这类“始终保持接通”的系统而言,拥有一个具低静态电流的 DC/DC 转换器是非常重要,因为在处于休眠模式时可最大限度地延长电池运行时间。在这类环境中,稳压器以通常的连续开关模式运行,直至输出电流降至低于预先设定的 30~50mA 左右的门限为止。低于这个值以后,开关稳压器必须进入突发模式 (Burst Mode)工作,以将静态电流降低到数十 mA 范围之内,从而降低从电池吸取的功率,以延长电池运行时间。

由于 60V 输入的 DC/DC 转换器供货不足,因此有些设计师转而求助于基于变压器的拓扑或外部高压侧驱动器,以在电压高达 60V 时工作。另一些设计师则采用需要额外电源级的中间总线转换器。这两类替代性解决方案都提高了设计复杂性,而且在大多数情况下,降低了总体效率。凌力尔特公司提供了60V 输入降压型开关稳压控制器系列的最新器件LTC3890,解决了上述汽车和卡车应用中遇到的很多关键问题。图 1 显示了 LTC3890 将 9V 至 60V 输入转换成 3.5V/5A 和 8.5V/3A 输出应用中的工作原理图。

LTC3890/-1 是一个高压双输出同步降压型 DC/DC 控制器,在一路输出运行时仅消耗 50mA 电流,两路输出都启动时则消耗 60mA。当两个输出都关断时,LTC3890/-1 仅消耗 14mA 电流。其 4~60V 的输入电源范围用来保护该器件免受高压瞬态影响,并在汽车、重型设备和卡车冷车发动以及涵盖多种输入电源和电池化学组成时连续工作。在输出电流高达 20A 时,每路输出都可以在 0.8V 至 24V 的范围内设定,而且效率高达 98%,从而使该器件非常适用于 12V 或 24V 汽车、卡车、重型设备以及工业控制应用。

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