宽输入工作范围

在一个宽负载范围内具有良好的效率

在正常操作、待机和停机状态下具有低静态电流

低热阻

最低的噪声和EMI辐射

让我们较详细地研究一下这些基本能力:

1. 宽输入工作范围

任何开关稳压器都需要被规定在一个3V~60V的宽输入电压范围内工作,以确保可满足“冷车发动” 和“负载突降” 的条件。它还具有使这些汽车系统能够在14V或42V电压条件下运行的额外优点。而且,60V的额定电压还为通常被箝位于36V~40V的14V系统提供了一个良好的裕度。另外,60V的额定电压还使得该器件能够应用于未来的42V系统。这就意味着一款现今为14V系统所做的设计可以针对42V系统的要求轻而易举地升级,而无需进行任何重大的重新设计工作。

2. 效率

在大多数汽车系统中,在一个宽负载范围内实现高效功率转换是必不可少的。例如,在10mA 至2.5A的负载范围内,一个5V输出的功率转换效率被要求达到85% 左右。在高电流条件下,内部开关需要具有良好的饱和,通常在3A电流时为0.1Ω。为了改善轻负载效率,需减小驱动电流或使其与负载电流成比例。而且,用于内部控制电路的功率可以通过一个偏置引脚来提供,该偏置引脚可由输出来供电。这得益于一个降压型转换器的功率转换效率。由于该偏置电流吸收自输出(而不是输入),因而使得控制电路所需的输入电源电流有所减小,降幅为输出与输入电压之比。例如,一个于3.3V时的100μA输出电流只要求于12V时的30μA平均输入电流。这最大限度地减小了控制电路所需的输入电流,并且提高了轻负载时的效率水平。

表1:高电压、低静态电流降压型DC/DC转换器

3. 低静态电流

汽车系统中有许多应用即使是在车辆处于停驶状态下也要求连续供电。这些应用的一个关键要求就是低静态电流。在输出电流降至大约100mA 以下之前,该器件将运行于正常的连续开关模式。在该电流电平以下,开关稳压器必须跳过若干脉冲以便维持稳压状态。该稳压器可在脉冲之间进入睡眠模式,此时仅对部分内部电路供电。在轻负载电流条件下,开关稳压器需要自动切换至突发模式操作。在该模式中,对于一个12V至3.3V转换器,静态电流应降至100μA以下。在睡眠模式中,内部基准和电源良好电路将保持运行状态,以便监视输出电压。在停机模式中,静态电流应低于1μA。

4. 低热阻

理想的情况是,结点至外壳热阻应该很低。如果器件的背部为裸露铜面并被焊接至PC板的表面,则PC板可被用来将热量传导至远离器件的地方。目前常用具有内部电源平面的四层电路板能够实现约40℃/W的热阻。具有至金属外壳良好热传导的高环境温度应用可获得接近10℃/W的典型结点至外壳热阻值。这有助于扩展工作温度范围。

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