具 2.5 μA 静态电流和超低 EMI 辐射的 42 V、2 A/3 A 峰值同步降压型稳压器
时间:2018-11-12 16:39来源:21Dianyuan
摘要:该系列中的所有稳压器均拥有相同的2A连续、3A瞬态(
本文作者:Analog Devices 公司 Dong Wang
引言
LT8609、LT8609A、LT8609B 和 LT8609S 是具有 3 V 至 42 V 宽输入电压范围的同步、单片式、降压型稳压器。该器件系列专为那些需要低 EMI、高效率和小尺寸解决方案的应用而优化,适合于要求严苛的汽车、工业、计算和通信应用。该系列中的所有稳压器均拥有相同的 2 A 连续、3 A 瞬态 (<1 秒) 负载电流能力。它们的特性汇总于表 1。LT8609、LT8609A 和 LT8609S 具有 2.5 μA 的超低静态电流,这一点对于电池供电型系统至关重要。这些稳压器凭借集成的顶端和底端 N 沟道 MOSFET 实现了出色的轻负载效率。LT8609B 仅工作于脉冲跳跃模式,虽然静态电流高于其他几款器件,但是它在轻负载运行期间产生的输出纹波较低。
该系列的所有器件均达到 CISPR 25 5 类辐射 EMI 规则要求,这是针对汽车设备的最严格 EMI 标准。此外,LT8609、LT8609A 和 LT8609S 还拥有扩展频谱频率运行功能,以降低 EMI 峰值。在此产品系列中,LT8609S 具备最引人注目的 EMI 性能,如下文所述,这基于其专有的 Silent Switcher® 2 技术。
图 1.超低 EMI 辐射 LT8609S 12 V 至 5 V 同步降压型转换器。
5.5 V 至 42 V 输入、低 EMI、高效率 5 V、2 A 电源
图 1 示出了一款 5.5 V至42 V 输入,5 V/2 A 输出电源的解决方案。该解决方案采用了一个 16 引脚 LT8609S 稳压器,该稳压器具有 2 MHz 开关频率。构成这款完整的解决方案仅需少量的组件,包括电感器 L1 和几个无源组件。如图 2 所示,此解决方案能实现 92.9% 的峰值效率。
突发模式以改善轻负载效率
对于电池供电型应用来说,在轻负载运行和无负载待用模式期间,高效率和低闲置电流是很重要的特性。LT8609、LT8609A 和 LT8609S 在突发模式 (Burst Mode®) 工作中具有 2.5 μA 的低静态电流。在轻负载和无负载情况下,逐渐地降低开关频率,从而在保持输出电压纹波相对较低的同时极大地减少功耗。图 2 显示:轻负载效率保持在 85% 以上,而功耗在极小负载情况下接近于零。图 2.基于 LT8609/LT8609A/LT8609S 的 12 VIN 至 5 VOUT 降压型转换器的效率与负载电流关系曲线
高开关频率以及超低 EMI 辐射和改善的热性能
在汽车系统等诸多环境中,EMI 兼容性是一个引人关注的问题。凭借集成化 MOSFET、先进的工艺技术、和高达 2.2 MHz 工作频率,该系列的所有器件均可实现小尺寸的解决方案,并满足最严苛的 EMI 标准。除了 LT8609B 之外,其他几款器件都提供了可降低 EMI 峰值的扩展频谱频率运行功能。此外,LT8609S 采用了 Silent Switcher 2 技术。Silent Switcher 2 器件具有集成型热环路和暖环路电容器,以使 EMI 性能不容易受到电路板布局和电路板层数的影响。可采用层数较少的电路板以降低制造成本,并且不牺牲 EMI 和热性能。如图 2 所示,LT8609S 在该器件系列中拥有最佳峰值和满负载效率。图 3 和图 4 显示了图 1 所示解决方案采用 2 层和 4 层电路板时的 CISPR 25 EMI 性能对比和热性能对比。
图 3.图 1 所示电路采用 2 层和 4 层电路板时的 CISPR 25 辐射 EMI 性能比较
图 4.图 1 所示电路采用 2 层和 4 层电路板时的热性能比较。
器件 | 封装 | 性能 | 操作模式 |
LT8609 | 10 引脚 MSE | 高效率 | 突发模式工作、脉冲跳跃模式、扩展频谱模式、同步模式 |
LT8609A | 10 引脚 MSE | 专为效率和 EMI 性能而优化 |
突发模式工作、脉冲跳跃模式、扩展频谱模式、同步模式 |
LT8609B | 10 引脚 MSE | 高效率 | 脉冲跳跃模式 |
LT8609S | 16 引脚 LQFN | 采用了 Silent Switcher 2 技术,并拥有最佳效率和 EMI 性能 | 突发模式工作、脉冲跳跃模式、扩展频谱模式、同步模式 |
结论
作者简介
Dong Wang 是 Analog Devices 的一名电源产品高级应用工程师,他于 2013 年加入凌力尔特 (现隶属 ADI),开始了自己的职业生涯。目前,他负责为非隔离式单片降压型转换器提供应用支持。Dong Wang 在电源管理解决方案和模拟电路方面的关注范围十分广泛,涵盖高频电源转换、分布式电源系统、功率因数校正技术、低电压、高电流转换技术、高频磁集成、以及转换器的建模和控制。Dong Wang 毕业于中国杭州的浙江大学,获电气工程博士学位。联系方式:dong.wang@analog.com。
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