最大限度地减小汽车 DDR 电源中的待机电流

利用低纹波突发模式操作和极小的静态电流来节省电池电量

LT8610A 和 LT8610AB 专为最大限度地降低整个负载范围内的输出电压纹波设计。在轻负载时,它们通过降低其工作频率和进入突发模式 (Burst Mode®) 操作来保持效率。即使在非常低的负载条件下亦能维持快速瞬态响应。此项特性与 2.5μA 的非常低静态电流相组合,这意味着:即便在负载仅为几个 μA 的情况下,LT8610A 和 LT8610AB 的效率也要高于静态电流为零的线性稳压器。对于那些必须避免低频运作的系统,可以通过给 SYNC 引脚施加一个逻辑高电平信号或时钟信号来关断突发模式操作。

LT8610A 和 LT8610AB之间的差异是,后者在轻负载时具有较高的效率。对于给定的负载,这是通过采用一个增加的突发模式电流限值 (因而允许在每个开关周期中输送更多的能量) 和降低开关频率实现的。由于接通和关断 MOSFET 需要固定的能量值,因此降低开关频率可减少栅极电荷损失并提高效率。

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)。

最大限度地减小汽车 DDR 电源中的待机电流

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。

最大限度地减小汽车 DDR 电源中的待机电流

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。

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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”。

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