最大限度地减小汽车 DDR 电源中的待机电流
图 4 示出了 LT8610A 和 LT8610AB 的效率差异。当负载介于 1mA 和 100mA 之间时,相比于 LT8610A,LT8610AB 可将效率提高 10% 以上。突发模式电流限值的增大意味着每个开关周期中提供的能量更多,而作为折衷,需要采用更大的输出电容以保持低的输出电压纹波。图 5 比较了 LT8610A 和 LT8610AB 的“输出纹波与输出电容的函数关系”(针对两种电感值和 10mA 负载)。
图 4:与 LT8610A 相比,LT8610AB 突发模式电流限值的增大使得轻负载时的效率大幅提升。
图 5:针对两种电感值和 10mA 负载,输出电压纹波与 1210 规格 47μF 输出电容器数目之间的关系。(a) 图 2 中 475kHz 应用的纹波。(b) 图 6 中 2MHz 应用的纹波。
除了电流限值之外,电感器的选择也会影响突发模式操作中的效率和开关频率。这是因为对于一个固定的电流限值而言,较大的电感值所存储的能量要多于较小的电感值。如果首要考虑的是在轻负载时实现高效率,则可将电感值增至大于产品手册中推荐的起始值。
提高工作频率以实现更小的解决方案
对于大多数汽车系统而言,9V 至 16V 是典型的输入电压,于是应用电路通常针对该范围进行优化。图 2 中的 475kHz 应用电路在 3.5V 至 42V 的整个输入范围内工作于设计频率。然而,如果我们把正常工作电压限制为 16V (42V 瞬态),则可提高工作频率,并随之减小电感器的数值和尺寸。针对 45ns 的最坏情电感生产况最小导通时间,可将 LT8610A 和 LT8610AB 的工作频率设置为 2MHz,如图 6 所示。
图 6:与图 2 中的 12V 至 1.5V 应用相似,但 LT8610A 和 LT8610AB 的工作频率增加至 2MHz,以减小电感器的数值和尺寸。
请注意:当输入电压变至高于 16V 时,虽然开关频率减小,但输出仍然处于调节状态以维持安全的运作。除了将 RT 电阻器阻值改为 18.2kΩ 并减小电共模电感感器的数值和尺寸以节省空间之外,2MHz 解决方案与图 2 中的电路是相同的。图 7 示出了针对两种电感器选择的“效率与负载的关系”。
BIAS 引脚优化了效率
LT8610A 和 LT8610AB 采用了两个专为汽车应用而特别优化的内部 N 沟道 MOSFET。特别地,栅极驱动电路需要低于 3V 以全面强化这些 FET。为了产生栅极驱动电源,LT8610A/AB 包括一个内部线性稳压器,该稳压器的输出为 INTVCC 引脚 (不要通过外部电路给 INTVCC 加载)。
一项重要的特性是,这个内部稳压器能够从 VIN 引脚或 BIAS 引脚吸收电流。假如 BIAS 引脚被置于开路状态,则栅极驱动电流从 VIN 吸收。然而,倘若将一个 3.1V 或更高的电压连接至 BIAS 引脚,那么栅极驱动电流将从 BIAS 吸收。如果 BIAS 电压低于 VIN,则内部线性稳压器将采用较低电压电源可更高效地运作,从而提升总体的效率水平。
图 1、4 和 7 中的效率数据是在 BIAS 引脚开路的情况下记录的。毕竟,如果 1.5V 输出是仅有处于运行状态的电源轨,则很有可能没有合适的地方来连接 BIAS 引脚。不过,倘若存在一个 3.3V 或 5V 电源,则将其连接至 BIAS 引脚,即使该电源在待机或点火关断情况下不可用也是如此。图 8 示出了 BIAS 引脚在连接和未连接一个 3.3V 电源时的效率。在计算总效率时,我们计入了从 3.3V 电源轨吸取的功率,并假设它是以 85% 的效率产生的插件电感。
图 8:把 BIAS 一体成型贴片电感引脚连接至一个外部 3.3V 电源可提高效率。(假设了 85% 的外部电源效率,这里所示的总效率中考虑到了该因素。)
请注意,从外部给 BIAS 供电的好处在工作频率较高时更大,因为栅极驱动电流较高。而且,相比于 LT8610AB,LT8610A 从外部偏置获得的益处也更多 ─ 对于一个给定的负载,LT8610AB 突发模式电流限值的增加导致工作频率有所降低。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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