具超快瞬态响应和低功耗的有源整流器控制器

时间:2018-02-22 08:56来源:21Dianyuan

摘要:LT8672是一款有源整流器控制器,该器件(与一个MOSFET)可在汽车环境中为电源提供反向电流保护和整流。

引言
LT8672 是一款有源整流器控制器,该器件 (与一个 MOSFET) 可在汽车环境中为电源提供反向电流保护和整流。在传统上,这项工作是由一个肖特基二极管承担完成的,相比之下,LT8672 的主动保护拥有一些优势:
 
· 极少的功耗
· 小、可预知、稳定的 20mV 电压降
 
另外,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
 
图 1 示出了一款完整的保护解决方案。
 
 
 1:LT8672 有源整流 / 反向保护解决方案
 
对输入纹波整流的快速响应
汽车标准 (ISO 16750 或 LV124) 规定,汽车电子控制单元 (ECU) 能够接受一个具有高达 6VP-P (在高达 30kHz 频率下) 之叠加 AC 纹波的电源。LT8672 用于控制外部 MOSFET 的栅极驱动器足够强大,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 2 示出了此类 AC 纹波整流的一个例子。
 
 
 2: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 3 所示的设置时,LT8672 (采用 IPD100N06S4-03 作为外部 MOSFET) 的性能堪与一个肖特基二极管 (CSHD10-45L) 不相上下。这里,位于输入端上的一个 12V 电源用于模仿汽车电压源,而输出端承载了一个 10A 的恒定电流。图 4 示出了这两种解决方案在稳态情况下的热性能。当未采取冷却措施时,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。
 

 
  3:系统配置 (a) LT8672 控制型系统(b) 肖特基二极管系统
 
 
 4:热性能比较 (a) LT8672 控制型系统(b) 肖特基二极管系统
 
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车发动情况下运行,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被设计成能在低至 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车发动期间会带来一个问题,此时该压降将产生一个 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。相形之下,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系统的坚固性。
 
图 5 示出了一款用作比较的冷车发动测试设置,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。测试结果示于图 6。
 

 
 5:用于冷车发动测试的系统配置
 
 
 6:“冷车发动”情况下的系统电压比较 (a) LT8672 控制型系统(b) 肖特基二极管系统
 
当 VBATT 降至 3.2V 时,LT8672 控制型系统 (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 1.8V。
 
集成化升压型稳压器
许多替代型有源整流器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严紧调节的栅极驱动器电压和强大的栅极驱动器电流。
 
结论
LT8672 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瞬态响应,这相对于充电泵解决方案是一项改进。LT8672 采用纤巧型 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 (这对于冷车发动是很可取的)。

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