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具有超快瞬态响应和低功耗的有源整流控制器

汽车电子 | 发布时间:2018-09-03 | 人气: | #评论# | 本文关键字:MOSFET,LT8672,ECU
摘要:ISO 16750或LV124等汽车标准规定,汽车电子控制单元(ECU)可能面临一个具有高达6Vp-p(在高达30kHz频率下)AC 纹波之叠加的供电电源。用于控制外部 MOSFET 的诸如LT8672的门极驱动等器件足够强大,能

ISO 16750或LV124等汽车标准规定,汽车电子控制单元(ECU)可能面临一个具有高达6Vp-p(在高达30kHz频率下)AC 纹波之叠加的供电电源。用于控制外部MOSFET的诸如LT8672的门极驱动等器件足够强大,能处理高达100kHz的纹波频率,从而最大限度减小了反向电流。图1所示为这种 AC 纹波整流的一个例子。

输入纹波的整流
图 1:输入纹波的整流。

与肖特基二极管相比具有低功耗

当采用图2所示的设置时,LT8672(采用IPD100N06S4-03作为外部 MOSFET)的性能与一个肖特基二极管(CSHD10-45L)不相上下。这里,位于输入端的一个12V电源用于模仿汽车电压源,而输出端承载一个10A的恒定电流。图3显示了这两种解决方案在稳态情况下的热性能。当未采取散热措施时,LT8672 解决方案的热性能远胜一筹,达到的峰值温度仅为36°C,而肖特基二极管解决方案的峰值温度则高得多,达到了 95.1°C。

用于热性能比较的系统配置
图 2:用于热性能比较的系统配置。

额外的低输入电压操作能力

汽车任务关键型电路必须能够在冷启动情况下运行,此时的汽车电池电压会骤降至3.2V。考虑到这一点,许多汽车级电子产品设计成能在低至3V输入的条件下工作。肖特基二极管的可变正向电压降在冷启动期间会带来一个问题,此时该压降将导致一个2.5V至3V的下游电压,这对于有些系统的运行而言就过低了。相比之下,LT8672解决方案则凭借其稳定的20mV电压降保证了所需的3V,从而简化了电路设计并改善了系统鲁棒性。

图4显示一款用于比较的冷启动测试设置,其采用一个LT8650S降压型转换器作为下游测试系统。LT8650S输出在4A恒定负载情况下被设定为1.8V,而且它的最小输入工作电压要求为3V。测试结果如图5所示。

热性能比较:(A) LT8672 控制型系统的最高温度是较低的 36°C,(b) 而采用肖特基二极管的系统则达到了 95.1°C,这就在整个电路板上引起了显著的发热升温。
图 3:热性能比较:(A)LT8672控制型系统的最高温度是较低的36°C,(b)而采用肖特基二极管的系统则达到了95.1°C,这就在整个电路板上引起了显著的发热升温。
用于冷启动测试的系统配置
图 4:用于冷启动测试的系统配置。

当VBATT降至3.2V时,LT8672控制的系统(a)保持VIN>3V,因而使LT8650S能保持其输出VSYS稳定在1.8V,而在肖特基二极管系统(b)中,LT8650S的输入电压VIN降至低于其最小工作电压,故而使它无法在其输出VSYS上保持1.8 V。

集成化升压型稳压器

许多替代型有源整流控制器采用充电泵为栅极驱动器供电。这些解决方案通常不能提供强大的栅极充电电流和一个稳定的输出电压,因而限制了连续整流的频率范围和性能。LT8672 的集成化升压型稳压器可提供一个紧密调节的栅极驱动器电压和强大的栅极驱动器电流。

结论

LT8672有源整流控制器能够对汽车电源上的高频AC纹波进行整流。该器件采用一个集成化升压型稳压器以驱动一个MOSFET,从而在连续整流过程中实现超快响应,这相对于充电泵解决方案是一项改进。它采用小型10引脚MSOP封装,其具有整流和反向输入保护功能以及低功耗和一个超宽的工作范围(这对于冷启动是很可取的)。此外,相比采用肖特基二极管的设计方案,LT8672的主动保护拥有一些优势,例如:极少的功耗以及可预知的20mV稳定小压降。LT8672 还具有多个旨在满足汽车环境中电源轨要求的特点:

* 反向输入保护至–40V

* 宽输入工作范围:3V至42V

* 超快瞬态响应* 整流6Vp-p,高达50kHz;整流2Vp-p,高达100kHz

*用于FET驱动器的集成化升压型稳压器之工作性能优于充电泵器件

冷启动情况下的系统电压比较:(a) 采用 LT8672,VSYS 保持稳定在1.8 V 和 (b) 采用一个肖特基二极管,VSYS 降至低于最小工作电压
图 5:冷启动情况下的系统电压比较:(a)采用LT8672,VSYS保持稳定在1.8V和(b)采用一个肖特基二极管,VSYS降至低于最小工作电压。

图 6 显示了一款完整的保护解决方案

LT8672 有源整流 / 反向保护解决方案
图 6:LT8672有源整流/反向保护解决方案


责任编辑:有源整流控制器

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