卡车、汽车和重型设备必须具备坚固的电源转换.

2017-11-16 11:57:34 post by microhm

卡车、汽车和重型设备环境对任何类型的电源转换元件要求都是非常严苛的。宽广操作电压范围加上很大的暂态和宽广温度变化范围,所有这些因素使可靠的电子系统设计变得非常有挑战性。使设计时须考虑的因素更加复杂的是,有些应用要求将电源转换元件安装在引擎盖下,因而要求很高的温度额定值。同时,由于电子元件数量不断增加,所以可用空间也在不断缩小,从而由于空间限制而使高效率转换变得相当重要。


因此,可靠的卡车DC/DC开关稳压器需要在宽广的输入电压范围内操作。 60V输入额定值针对标称12V系统提供了良好的裕度,这类系统一般钳位在36V至40V范围内。卡车和重型设备环境中常见的双电池应用甚至需要更高的操作电压,因为其电池电压的标称值为24V。这类设备环境大多数钳位至58V,因此60V额定值通常就已足够。卡车和汽车需要内建过压钳位,以限制由起动电动机的电感性回踢电压引起的最高暂态电压,如果不加以钳位,这会导致高得多的暂态电压。


有几种电子系统甚至在车辆引擎停止运转时依然需要连续供电,例如遥控无钥匙进入、GPS和安全系统。对于这类「始终保持接通」的系统而言,使用具低静态电流的DC/DC转换器至关重要,因为这样如此在休眠模式时达到最长的电池执行时间。在这类环境中,稳压器以正常的连续开关模式运行,直至输出电流降至低于30mA至50mA左右的预定阈值为止。低于这个阈值后,开关稳压器必须进入静态电流更低的操作模式,以将所汲取的电流降至数十微安,从而降低从电池吸取的功率,这反过来会延长电池执行时间。


当60V输入、高降压比DC/DC转换器供不应求时,设计者求助于基于变压器的拓扑或外部高压侧驱动器,以在高达60V时操作。还有一些设计师使用中间汇流排转换器,因此需要额外的电源级。这两种方法都增加了设计的复杂性,而且在大多数情况下,均降低了总体效率。不过,凌力尔特60V输入降压开关稳压器控制器系列不断扩展,LTC3892就是该系列的最新元件,该元件解决了上述卡车和汽车应用中的很多关键问题。图1显示用在某应用中的LTC3892,该元件将4.5V至60V输入转换成3.5V/5A和8.5V/3A输出。

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LTC3892/LTC3892-1是高压双输出同步降压DC/DC控制器,当一个输出有效时,仅汲取29uA电流,当两个输出都启动时,汲取34uA电流。 4.5V至60V输入电源电压范围用来针对高压暂态提供保护,可确保在汽车冷启动、负载突降时连续操作,并适合多种输入电源和电池化学组成。在输出电流超过20A、效率高达96%的情况下,每个输出都可以设定在0.8V至99% VIN之间,使该元件非常适合12V或24V卡车、汽车以及重型设备应用。


LTC3892/LTC3892-1以50kHz至900kHz的可选固定频率操作,还可同步至一个75kHz至850kHz的外部时脉。在轻负载时,使用者可以选择以连续操作、脉冲跳跃和低涟波轻载模式(Burst Mode)操作。 LTC3892/LTC3892-1的两相操作降低了输入滤波和电容要求。其电流模式架构提供了非常容易的回路补偿、快速暂态响应、固定频率操作、卓越的电压调节,还允许用并联相位非常容易地实现均流以增大电流。输出电流感测通过测量输出电感(DCR)两端的压降完成,以实现最高效率,或者可透过使用一个可选感测电阻完成,以实现高准确度。


LTC3892是全功能版本,与LTC3892-1不同。 LTC3892提供两个电源良好讯号、可调电流阈值以及固定的3.3V或5V输出电压选项。 LTC3892采用5mm x 5mm QFN-32封装,LTC3892-1则采用TSSOP-28封装。共有4种温度级版本,扩展和工业温度级版本可操作于–40°C至125°C温度范围,高温汽车级版本的操作温度范围为–40℃至150℃,军用级版本在–55℃至150℃温度范围内操作具备保证。



文章来源:EET 电子工程专辑


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