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低静态电流开关旨在用于汽车电子设计



现代汽车继续采用日益复杂的电子系统。对于所有类型的电子设备而言,汽车环境仍然不利。工作电压范围必须宽,瞬态电压高,温度偏移大。这些条件使电子系统变得困难。此外,性能要求也越来越严格。系统的不同部分需要不同的电源电压。典型的导航系统可能具有至少六个电源,包括8.5V,5V,3.3V,2.5V,1.5V和1.2V。与此同时,随着组件的增加,空间需求不断缩小。因此,由于空间限制和温度要求等因素,效率在空间受限的系统中变得越来越重要。当输出电压低且电流水平超过几百毫安时,使用线性稳压器产生这些系统电压是不切实际的。因此,在过去几年中,开关稳压器逐渐取代线性稳压器,主要是由于热量限制。开关稳压器的优势(包括更高的效率,更小的尺寸等)超过了额外的复杂性和EMI考虑因素。

汽车环境中的开关稳压器需要宽输入电压 - 工作电压范围,宽负载范围内的更高效率,正常工作/待机/关闭期间更低的静态电流,更低的热阻以及最小的噪声和EMI辐射。

任何开关稳压器都需要某些规格才能在3V至60V的宽输入电压范围内工作,并可用于可在14V或42V电压下工作的汽车系统。 60V额定电压为钳位电压通常为36V至40V的14V系统提供了良好的裕量。这可以在未来的42V系统中使用。因此,很容易将面向14V的设计升级到基于42V的设计,而无需重新设计。

对于大多数汽车系统而言,在各种负载下进行高效率的电源转换非常重要。例如,对于10mA至1.2A负载范围内的5V输出,可以预期功率转换效率将在85%左右。当电流很大时,内部开关需要良好的饱和性能。——通常,1A时为0.2Ω。为了提高轻载效率,驱动电流小于或与负载电流成比例。此外,偏置引脚(输出可以为其供电)可以为内部控制电路供电,以利用降压转换器的功率转换效率。该偏置电流来自输出(不是输入),这减小了控制电路的输入电源电流,该电流通过输出电压与输入电压的比率减小。例如,3.3V,100mA输出电流要求平均输入电流仅为12V,30mA,这可以最小化控制电路所需的输入电流并提高轻载效率。许多汽车系统应用,例如遥控无钥匙进入(RKE),GPS位置跟踪和警报系统,即使在汽车停放时也需要持续供电。低静态电流是这些应用的主要要求。器件将以正常连续开关模式工作,直到输出电流降至约100 mA以下。当电流低于100mA时,开关稳压器必须跳过脉冲以保持稳压。在脉冲之间,开关调节器可以进入睡眠模式,在此期间只有一部分内部电路接收电力。在轻负载电流时,开关稳压器需要自动切换到静态电流降至100 mA以下的模式,以便与12V至3.3V转换器配合使用。内部参考电压和“电源良好”电路仍在睡眠模式下工作,以监控输出电压。关断期间,静态电流应小于1 mA。

理想情况下,结壳热阻应该很低。如果器件背面连接到铜并焊接到PCB表面,则PCB可以从器件传导热量。目前常用的四层板配有内部电源层,可实现接近40°C/W的热阻。对于将热量快速传递到金属外壳的高环境温度应用,它们实现了热阻关闭通常的10°C/W结壳热阻,有助于延长有效工作温度范围。

尽管开关稳压器比线性稳压器产生更多噪声,但它们的效率更高。

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