交通運(yùn)輸系統(tǒng)的輸入電壓可能高達(dá) 14V (單電池供電汽車)、28V (雙電池供電卡車、客車和飛機(jī))、或更高電壓，而其數(shù)字系統(tǒng)需要一個(gè)或更多個(gè)低壓軌。因此，設(shè)計(jì)這類系統(tǒng)時(shí)，需要了解怎樣才能簡便、高效和可靠地從很高的輸入電壓降壓。以下圖 1 顯示，汽車環(huán)境中的輸入電壓可能視其運(yùn)行狀態(tài)的改變而改變，而其運(yùn)行狀態(tài)可能包括負(fù)載突降變化到冷車發(fā)動(dòng)的各種情況，甚至出現(xiàn)電池反向連接。
圖 1：典型的汽車瞬態(tài)情況
NOMINAL 14V：標(biāo)稱 14V
120V LOAD DUMP：120V 負(fù)載突降
6V CRANK：6V 冷車發(fā)動(dòng)
85V NOISE：85V 噪聲
24V JUMP START：24V 猛然起動(dòng)
REVERSE BATTERY：電池反向連接
當(dāng)應(yīng)用要求以非常高的效率進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，以最大限度減少轉(zhuǎn)換過程中由功率損耗導(dǎo)致的熱量時(shí)，采用開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案是有幫助的。開關(guān)穩(wěn)壓器本質(zhì)上是單片器件，片內(nèi)集成了 MOSFET，采用了同步或非同步配置?；蛘撸_關(guān)穩(wěn)壓器也可以由一個(gè)開關(guān)控制器組成，該控制器驅(qū)動(dòng)采用單級(jí)或多級(jí)拓?fù)?(多相) 的外部 MOSFET，以提供數(shù)十安培至數(shù)百安培級(jí)的功率。為了滿足如此大的功率范圍要求，ADI公司提供了廣泛的開關(guān)穩(wěn)壓器解決方案，以使用戶能夠按照最終系統(tǒng)所需的特定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇最適用的器件。相應(yīng)地，我們的開關(guān)穩(wěn)壓器有非常寬的輸入電壓范圍 (從 5V 直至 150V)，輸出功率級(jí)從數(shù)百毫安直至高于 1,000A。
這種開關(guān)穩(wěn)壓器的一個(gè)例子是 LTC3895，該器件是一個(gè)具有 150V 輸入的同步降壓型轉(zhuǎn)換器，可配置為多相運(yùn)行，如圖 2 所示。
圖 2：LTC3895 原理圖以及效率隨功率損耗變化的曲線
VOUT FOLLOWS VIN WHEN VIN < 12V：VIN < 12V 時(shí)，VOUT 跟隨 VIN
EFFICIENCY：效率
POWER LOSS：功率損耗
LOAD CURRENT：負(fù)載電流
在任何交通運(yùn)輸系統(tǒng)中都有一個(gè)常見問題：怎樣才能在不影響性能和轉(zhuǎn)換效率的前提下，獲得高降壓比和占板面積緊湊的解決方案? 直到不久前，依然沒有一款解決方案能夠在不犧牲其他性能的情況下達(dá)到所有關(guān)鍵性能標(biāo)準(zhǔn)。不過，隨著ADI公司單片、2MHz 以上、同步降壓型轉(zhuǎn)換器 LT86xx 系列的推出，所有必要的性能標(biāo)準(zhǔn)都可以立即得到滿足了。
一個(gè)很好的例子是 LT8609，這是一款 2A、42V 輸入同步降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器。獨(dú)特的同步整流拓?fù)涮峁?93% 的效率，而以 2MHz 頻率切換使設(shè)計(jì)師能夠避開關(guān)鍵噪聲敏感頻段，例如 AM 無線電，同時(shí)可提供占板面積非常緊湊的解決方案。突發(fā)模式 (Burst Mode?) 運(yùn)行在無負(fù)載備用情況下保持靜態(tài)電流低于 2.5μA，從而使該器件非常適合始終保持接通的系統(tǒng)。LT8609 的 3.0V 至 42V 輸入電壓范圍使其非常適合汽車應(yīng)用，這類應(yīng)用必須以低至 3.0V 的最低輸入電壓穩(wěn)定通過冷車發(fā)動(dòng)和停-啟情況，并穩(wěn)定通過超過 40V 的負(fù)載瞬態(tài)。其內(nèi)部 3.5A 開關(guān)可在峰值負(fù)載電流為 3A 時(shí)，提供高達(dá) 2A 的連續(xù)輸出電流。原理圖和相應(yīng)于 2MHz 切換頻率的效率曲線如圖 3 所示。
圖 3：LT8609 原理圖和效率曲線
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