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汽车电源转换器24v转220v 汽车电源转换器( 二 )


为了改善EMI性能，电路被设置为在扩频模式下工作:SYNC/MODE = INTVCC 。三角频率调制用于调整开关频率 。调整范围是RT设置的值比这个值高20%左右，即当LT8636设置为2 MHz时，频率会以3 kHz的速率在2 MHz和2.4 MHz之间变化 。

图3 。扩频模式下的超低EMI LT8636 5 V/5 A降压转换器，峰值电流为7 A，工作电压为5.7 V至42 V 。

图4 。CISPR 25电磁辐射EMI有和没有扩频模式 。
从传导EMI频谱可以明显看出，峰值谐波能量被分散，从而降低了任何特定频率的峰值幅度，由于扩频功能，噪声至少降低了20 dBV/m 。从辐射的EMI频谱也可以清楚地看出，扩频模式也可以降低辐射的EMI 。该电路符合严格的汽车CISPR 25类辐射EMI要求，在输入端只需要一个简单的EMI滤波器 。
整个负载范围内的高效率
汽车应用中的电子器件数量不断增加，大多数器件在每次设计迭代中都需要更大的电源电流 。在如此高的有效负载电流下，重载效率和适当的热管理成为首要考虑因素 。可靠的操作取决于散热管理，不受控制的发热可能会导致代价高昂的设计问题 。
系统设计者还关注轻负载效率 。由于电池寿命的主要信息资源网络取决于轻载或空负载下的静态电流，因此轻载效率与重载效率同等重要 。在硅片和系统级设计中，必须权衡满载效率、空静态电流和轻载效率 。
为了实现满载时的高效率，FET(尤其是底部FET)的RDS(ON)应该最小化，这看起来非常简单 。但是，低RDS(ON)的晶体管电容通常相对较高，开关和栅极驱动损耗会增加，这也会增加芯片尺寸和成本 。相反，LT8636单片电压调节器在满载条件下具有非常低的MOSFET导通电阻和高效率 。LT8636在静态空气体中的最大输出电流为5 A连续电流和7 A峰值电流，无需任何额外的散热器，从而简化了可靠的设计 。
为了提高轻负载效率，以低纹波突发模式工作的电压调节器将输入电容充电至所需的输出电压，同时将输入静态电流和输出电压纹波降至最低 。在突发模式下，电流以短脉冲的形式传递到输出电容，然后进入相对较长的休眠周期，在此期间，大多数控制(逻辑)电路关闭 。
为了提高轻负载效率，可以选择更大的电感，因为在短脉冲期间可以将更多的能量转移到输出端，并且降压调节器可以在每个脉冲之间的睡眠模式下停留更长时间 。通过尽可能地延长脉冲之间的时间，最小化每个短脉冲的开关损耗，在单片稳压器(如LT8636)中，单片buck变换器的静态电流可以达到2.5 A 。而市面上的典型元器件都是几十甚至几百a 。
图5显示了一种高效率解决方案，利用LT8636从12 V输入为汽车应用提供3.8 V/5 A输出 。该电路运行在400 kHz时可以实现高效率，采用XAL7050-103 10 H电感 。在低至4 mA、高至5 A的负载下，效率可保持在90%以上 。1年时的峰值效率为96% 。

图5 。采用XAL7050-103电感的12 V至3.8 V/5 A解决方案的效率(fSW = 400 kHz) 。
图6显示了解决方案1 A至5 a的效率，内部电压调节器通过BIAS引脚由5 V输出供电，以最大限度地降低功耗 。峰值效率达到95%；13.5 V输入提供5 V输出的满载效率为92% 。对于5 V应用中低至30 mA的负载，轻负载效率保持在89%或以上 。转换器工作频率为2 MHz，测试电感为XEL6060-222，以便在相对紧凑的解决方案中优化重载和轻载效率 。通过使用更大的电感，轻负载效率可以进一步提高到90%以上 。当反馈电阻分压器中的电流以负载电流的形式出现在输出端时，该电流降至最小值 。

图6 。使用XEL6060-222电感和LT8636 (fSW = 2 MHz)的13.5 V至5 V和3.3 V解决方案的效率 。
图7显示了该解决方案在室温下静态空气体环境中，在4 A恒定负载、4 A脉冲负载(总共8 A脉冲负载)和10% 空比率(2.5 ms)—13.5 V输入下的热性能 。即使在40 W的脉冲功率和2 MHz的开关频率下，LT8636外壳的温度也保持在40C以下，这使得电路可以在短时间内以高达8 A的电流安全运行，而无需风扇或散热器 。由于强化的散热封装技术和LT8636在高频下的高效率，采用3 mm 4 mm LQFN封装就可以达到这个目的 。

图7.3 4mm lt 8636在13.5 V至5 V/4 A恒定负载加4 A脉冲负载(10% 空比)下的热图显示温度上升 。
通过高频操作减小溶液尺寸 。
汽车应用中的空空间变得越来越有价值，因此需要减小放置在电路板中的电源的尺寸 。可以使用电容和电感等小型外部元件来提高电源的开关频率 。此外，如前所述，在汽车应用中，高于2 MHz(或低于400 kHz)的开关频率可以将基频保持在AM无线电频带之外 。我们来比较一下常用的400 kHz设计和2 MHz设计 。这种情况下，将开关频率提高五倍至2 MHz，所需电感和输出电容将降至400 kHz设计的五分之一 。看起来很容易 。然而，由于使用高频解决方案本身需要一些权衡，因此在许多应用中甚至可能不会使用高频IC 。


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