当前位置:首页 > 厂商动态 > ADI
[导读]升压电源拓扑结构在汽车和工业电子领域越来越受欢迎。许多系统都需要稳定的输入轨,其上游电源输入轨电压可能会有显著变化。升压变换器可用于显著提高应用的通用性。利用升压变换器,可以将新的电子设备无缝连接至任何供电轨,且无需重新设计前端或使用多个版本来覆盖各种供电场景。升压控制器还支持对输入电压下降具有高度抑制性的电子器件。这主要与汽车电子设备相关,因为汽车电子设备的供电轨电压在低温启动期间会明显下降。

简介

升压电源拓扑结构在汽车和工业电子领域越来越受欢迎。许多系统都需要稳定的输入轨,其上游电源输入轨电压可能会有显著变化。升压变换器可用于显著提高应用的通用性。利用升压变换器,可以将新的电子设备无缝连接至任何供电轨,且无需重新设计前端或使用多个版本来覆盖各种供电场景。升压控制器还支持对输入电压下降具有高度抑制性的电子器件。这主要与汽车电子设备相关,因为汽车电子设备的供电轨电压在低温启动期间会明显下降。

LTC7804可简化升压变换器的设计,同时不会对其先进的性能产生不利影响。LTC7804的主要特性为:低静态电流、单输出同步整流、高达40 V的宽输入电压范围(输出电压可达36 V)、展频(SSFM)以及适用于高效、低电磁干扰PassThru™操作的内部充电泵。

可实现12 V输入至24 V输出的升压变换器

升压变换器的其中一个优势在于,除了提供稳定的中间输出轨之外,它还可以使系统不受前端电压下降的影响,如启动汽车的蓄电池供电轨电压下降。图1为由低引脚数控制器LTC7804、底部FET Q1、顶部FET Q2、导块L1和输入/输出滤波器组成的升压变换器原理图。该原理图采用的元件数量比较少,但可以将12 V供电轨升压至24 V,并提供6 A的输出电流。在低输入电压下降低输出电流,以确保输入电流低于17.5 A。

在该解决方案中,MODE引脚连接至GND,调用Burst Mode®操作,从而在轻负载条件下保持高效率。PLLIN/SPREAD引脚连接至INTVCC,将开关频率设置为SSFM操作,从而可以轻松地满足已公布的EMI标准要求。该设计已经使用了专用的电流检测电阻进行了测试,但也可以选择使用DCR检测电阻,而不是电流检测电阻。该解决方案的效率如图2所示。

图1.基于LTC7804(在6 A条件下,VIN为6 V至20 V,VOUT为24 V)的升压变换器电气原理图

图2.图1中升压转换器的效率曲线图

抑制输入电压下降和直通模式操作

LTC7804的一个有趣应用就是提供汽车音频放大器和前置放大器。该应用有两个目的。首先,LTC7804可以抑制输入电压骤降,例如:在低温启动期间。其次,当输入电压升至高于输出电平时,它可以将输入桥接至输出,以最大程度提高效率,例如:在负载突降期间。前置放大器电源的电压输出设置值略低于典型12 V汽车电压轨的输入电压(约10 V)。如果输入电压等于或高于该设定值,则输入应直接转到输出。如果输入电压降至低于所需的中间电压,则升压变换器可将其输出保持在设定值。直通这个术语用于描述这种从输入直接到输出的操作模式。

图3所示为升压解决方案的完整原理图。它类似于图1所示解决方案,但控制信号的连接稍有不同。MODE引脚通过100 kΩ电阻连接至INTVCC,以便选择脉冲跳频操作。该应用不支持升压模式操作,因为要实现直通操作,必须使能顶部MOSFET栅极充电泵(在升压模式操作中被禁用)。PLLIN/SPREAD引脚连接至GND,以禁用SSFM功能,因为某些音频系统的电源必须在固定频率下运行,这一点非常重要。如果知道真正问题在于频率,则建议通过PLLIN/SPREAD引脚同步至外部时钟;或者,将MODE引脚直接连接至INTVCC,以便在FREQ引脚的设定操作频率下选择强制连续导通模式。

图3.升压变换器可在直通模式下操作(在5 A条件下,VIN为5 V至16 V,VOUT为10 V)。

图4显示了该解决方案在工作波形下的工作原理。在测试中,输入电压从14 V开始,高于预先设定的变换器输出电压10 V。上管MOSFET Q1的栅极为高,Q1为开启状态(完全增强)。LTC7804内置充电泵可将变换器无限期地保持在该状态之下。在直通模式下,不存在开关操作,且14 V输入电压直接转向输出。只要输入电压高于或等于所需的输出电压,就会使能直通模式,如波形图中所示。即使输入电压降至5V,输出电压也能保持在10 V。一旦输入电压降至预设值以下,开关操作就会开始,以便将输出电压准确保持在该电平。GQ1-VOUT波形是Q1栅极(GQ1节点)上相对于Q1源极(VOUT)的差分电压。

图4.VIN > VOUT时的直通操作。VIN,其中VOUT为5 V/div, 时标为1 ms/div,且GQ1-VOUT为示波器与2.5 V/div的数学函数。

两个变换器的开关频率均在500 kHz左右,以实现效率和尺寸的平衡,但是如果电感(L1)尺寸必须最小化,则可以将开关频率增加到3 MHz。该设计笔记中提出的两种解决方案都在DC2846A上进行了验证和测试。

结论

LTC7804控制器可大大简化高效升压变换器的设计。通过使用相同的原理图和不同的外部元件,可轻松调整可用输出功率。高开关频率可显著减小电感的尺寸。当输入电压下降至明显低于或上升至明显高于输出电平时,内置充电泵和同步整流可确保最高效率,从而使LTC7804成为首选的汽车电子设备控制器。低静态电流还可以保护汽车和常开系统的电池使用寿命。

作者简介

Victor Khasiev是ADI公司的高级应用工程师,在AC/DC和DC/DC转换的电力电子领域拥有丰富的经验。他拥有两项专利,并撰写了多篇文章。这些文章涉及ADI半导体器件在汽车和工业应用中的使用,涵盖了升压、降压、SEPIC、正-负、负-负、反激式、正激式转换器和双向备用电源。他持有高效功率因数校正解决方案和先进的栅极驱动器相关专利。Victor乐于为ADI公司客户提供技术支持解答有关ADI产品、电源原理图设计和验证、印刷电路板布局、故障排查以及最终系统测试的问题。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

TDK株式会社(TSE:6762)扩大了其汽车用CGA系列100V积层陶瓷贴片电容器(MLCC)产品阵容,2012规格(2.0 x 1.25 x 1.25 毫米-长x宽x厚)的电容为22μF,3216规格(3.2 x 1...

关键字: 电容器 电源 汽车电子

随着汽车软件数量爆发式的增长,整个行业都需要重新思考汽车产品的开发流程。为此,Arm推出了丰富的硬件IP、新的系统IP,以及全新的汽车计算与计算子系统产品路线图,旨在为各种汽车应用实现性能、功能安全、可扩展等方面的支持。

关键字: ARM 汽车电子

随着汽车电子技术的快速发展,LIN(Local Interconnect Network)总线技术作为一种低成本、简单的串行通信协议,在汽车内部网络中得到了广泛应用。LIN总线主要用于连接传感器和执行器等低速设备,实现与...

关键字: 汽车电子 串行通信协议 示波器

1978年,ADI创始人Ray Stata首次访华,就成功收获了来自石油钻井系统的大订单。自此之后,ADI和中国的本土客户开始了紧密的合作,双方技术和资源互补,共同见证了中国发展。40年后,中国一跃成为智能汽车领域的领导...

关键字: EV100 电动汽车 智能汽车 ADI

新的IEEE汽车以太网标准不断涌现,10BASE-T1S是最新的以太网标准之一。本文讨论汽车行业影响汽车电子/电气(E/E)架构变化的发展趋势,以及新10BASE-T1S标准如何支持和推动这种新架构的部署。

关键字: 以太网 汽车电子 传感器

SEMI-e第六届深圳国际半导体暨应用展览会(SEMI-e)即将于深圳国际会展中心(宝安新馆)4.6.8号馆开启,并分别举办2024中国汽车半导体大会、第五届第三代半导体产业发展高峰技术论坛以、第六届深圳半导体产业技术高...

关键字: 半导体 汽车电子 人工智能

● 支持功能安全的全新Arm汽车增强(AE)处理器将为AI驱动的用例带来先进的Armv9架构技术和服务器级性能; ● Arm针对汽车应用的未来计算子系统将进一步缩短高性能汽车系统的开发时间、降低成本,并带来最大的灵活性;...

关键字: AI 处理器 汽车电子

富昌电子将于 2024 年 3 月 20 日在武汉举办技术日,届时将展示以汽车电子创新为主题的新技术、演示和主题演讲。

关键字: 汽车电子 传感器 电动汽车

杰华特微电子股份有限公司全新推出的汽车级电源模块JWQM93902,符合汽车级模块AECQ-104最新标准认证,可解决汽车电源芯片的EMI问题。

关键字: 电源模块 汽车电子

近日,紫光同芯宣布,其搭载Arm® Cortex®-R52+内核的新一代THA6系列MCU,顺利通过了国际权威认证机构SGS关于功能安全开发流程体系和功能安全产品设计的评估,荣获符合ISO 26262标准的ASIL D等...

关键字: MCU 汽车电子 智能座舱
关闭