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42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器

發(fā)布時間:2018-11-05 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】LT8640S/LT8643S是42 V、6 A連續(xù)電流/7 A峰值電流單片式降壓型穩(wěn)壓器,采用第二代Silent Switcher® 2架構(gòu)。Silent Switcher穩(wěn)壓器通過將高頻環(huán)路一分為二來抑制EMI輻射,分離環(huán)路產(chǎn)生的磁場相互抵消。單片式降壓型穩(wěn)壓器LT8640S和LT8643S集緊湊布局、高效率和超低EMI于一體,非常適合汽車環(huán)境應(yīng)用。
 
易于布局、超低EMI、高效率的Silent Switcher 2
 
LT8640S/LT8643S是42 V、6 A連續(xù)電流/7 A峰值電流單片式降壓型穩(wěn)壓器,采用第二代Silent Switcher® 2架構(gòu)。Silent Switcher穩(wěn)壓器通過將高頻環(huán)路一分為二來抑制EMI輻射,分離環(huán)路產(chǎn)生的磁場相互抵消。第二代Silent Switcher 2在封裝內(nèi)集成了旁路陶瓷電容。這些電容位于快速交流環(huán)路(VIN、BST和INTVCC)內(nèi),因此需要精密且可重復(fù)的PCB布局才能確保EMI性能。集成這些電容大大簡化了PCB布局和制造要求。即使是低成本的雙層電路板,現(xiàn)在也能具有出色的EMI性能。
 
在汽車應(yīng)用中,設(shè)計人員偏向于使用2 MHz或更高開關(guān)頻率的電源,以避開AM頻段并使解決方案尺寸最小化。遺憾的是,高開關(guān)頻率通常意味著更低的效率和更高的功耗,迫使設(shè)計人員要在小尺寸和低EMI性能與效率之間進(jìn)行權(quán)衡。LT8640S和LT8643S消除了這種權(quán)衡:得益于可控且快速的開關(guān)邊沿,即使在高開關(guān)頻率下,它們?nèi)阅芤愿咝屎偷凸倪\(yùn)行。
 
圖1顯示了一個超低EMI且高效率的LT8640S 12 V至5 V/6 A設(shè)計。內(nèi)部穩(wěn)壓器由5 V輸出通過BIAS引腳供電,以降低功耗。該設(shè)計的開關(guān)頻率設(shè)置為2 MHz。使能展頻模式(SYNC/MODE = INTVCC),使得開關(guān)頻率在3 kHz三角調(diào)制下可以從2 MHz變化到2.4 MHz。
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖1.展頻模式的超低EMI LT8640S 5 V/6 A降壓轉(zhuǎn)換器
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖2.采用圖1所示設(shè)計,2層和4層板的CISPR 25 EMI輻射比較
 
圖2比較了采用圖1所示設(shè)計的2層和4層板的EMI輻射。兩塊電路板均符合嚴(yán)苛的汽車級CISPR 25 Class 5輻射EMI要求,僅需在輸入側(cè)使用鐵氧體磁珠。圖3顯示了效率。在高達(dá)2 MHz的開關(guān)頻率下,LT8640S 12 V輸入的峰值效率達(dá)到95%,24 V輸入的峰值效率達(dá)到92%。
 
多個LT8643S器件可以并聯(lián),以支持7 A(峰值)以上的輸出電流。LT8643S利用電流模式控制和外部補(bǔ)償實現(xiàn)平衡均流——這在并聯(lián)配置中非常重要。將所有誤差放大器的輸出VC引腳連接在一起,便可自然地實現(xiàn)均流。無需額外的時鐘器件,CLKOUT和SYNC/MODE引腳即可實現(xiàn)頻率同步。
 
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖3.采用圖1所示設(shè)計的LT8640S 5 V/6 A輸出效率(fSW = 2 MHz)
 
圖4顯示了9 V輸出的LT8640S設(shè)計。圖5顯示了5 A負(fù)載時的熱結(jié)果。在45 W輸出功率和1 MHz開關(guān)頻率下,由于采用了增強(qiáng)散熱技術(shù),LT8640S 4 mm×4 mm LQFN封裝的溫升低于50°C。
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖4設(shè)計(fSW = 1 MHz,TA = 25°C)
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖5.LT8640S 24 V至9 V/5 A熱圖像,采用圖4設(shè)計(fSW = 1 MHz,TA = 25°C)
 
圖6顯示了12 V至3.3 V/12 A LT8643S并聯(lián)設(shè)計的簡潔性。上方LT8643S通過讓SYNC/MODE引腳浮空而設(shè)置為強(qiáng)制連續(xù)模式,其CLKOUT信號驅(qū)動下方LT8643S SYNC/MODE引腳以實現(xiàn)同步。圖7顯示了該設(shè)計的效率,而圖8顯示了8 A階躍瞬態(tài)響應(yīng)。
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖6.使用兩個LT8643S器件的并聯(lián)3.3 V/12 A降壓轉(zhuǎn)換器
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖7.LT8643S 12 V至3.3 V、8 A階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng),采用圖6所示并聯(lián)設(shè)計(fSW = 1 MHz)
 
42 V、6 A(峰值7 A)、超低EMI輻射、高效率降壓型穩(wěn)壓器
圖8.LT8643S 12 V至3.3 V/12 A效率,采用圖6所示并聯(lián)設(shè)計(fSW = 1 MHz)
 
結(jié)論
 
LT8640S和LT8643S是6 A(峰值7 A)、超低EMI單片同步開關(guān)穩(wěn)壓器,采用小型4 mm×4 mm LQFN封裝。已獲專利的Silent Switcher 2架構(gòu)可確保EMI輻射極低。集成環(huán)路電容消除了PCB布局敏感性,有助于節(jié)省設(shè)計工作量和解決方案成本。同步設(shè)計和快速開關(guān)邊沿可提高重載時的效率,而低靜態(tài)電流對輕載效率有利。3.4 V至42 V的寬輸入范圍和低壓差使LT8640S和LT8643S能夠滿足汽車?yán)鋯踊蜇?fù)載切斷情況下的要求。
 
 
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