當(dāng)您打開(kāi)筆記本電腦或智能手機(jī)時(shí)，您希望等待它啟動(dòng)，但是當(dāng)您打開(kāi)汽車時(shí)，您就不那么耐心了。通過(guò)汽車，消費(fèi)者希望能夠立即訪問(wèn)計(jì)算機(jī)電子設(shè)備，包括導(dǎo)航和信息娛樂(lè)系統(tǒng)，汽車制造商努力通過(guò)縮短啟動(dòng)時(shí)間的設(shè)計(jì)策略來(lái)滿足這一需求。其中一種策略是始終保持動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器（RAM）有效，即使在點(diǎn)火關(guān)閉狀態(tài)下也是如此。

汽車中使用的DDR3內(nèi)存工作在1.5V軌道上，峰值負(fù)載超過(guò)2A的電流 - 優(yōu)選地由高效DC / DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，以最小化散熱。在這些應(yīng)用中，輕載效率對(duì)于在汽車不運(yùn)行時(shí)保持電池壽命同樣重要。 DDR存儲(chǔ)器在待機(jī)狀態(tài)下可從1.5V電壓軌消耗1mA - 10mA，但當(dāng)汽車長(zhǎng)時(shí)間停放時(shí)，從電池吸取10mA電流是不可接受的。該約束排除了使用線性穩(wěn)壓器，其中輸入和輸出電流相等。另一方面，開(kāi)關(guān)降壓（降壓）穩(wěn)壓器的輸入電流小于負(fù)載電流，與降壓比成比例：

其中n是效率因子（0到1）。圖1顯示LT8610AB同步降壓穩(wěn)壓器在1mA負(fù)載下可實(shí)現(xiàn)約83％的效率。對(duì)于12V的電池電壓和1.5V的1mA負(fù)載電流，計(jì)算出的輸入電流僅為151μA。

從汽車電池到1.5V DDR存儲(chǔ)器的直接DC / DC轉(zhuǎn)換

LT8610A和LT8610AB是專為汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片同步降壓穩(wěn)壓器。它們提供3.5A電流，同時(shí)僅消耗2.5μA靜態(tài)電流。圍繞它們構(gòu)建電路很容易。不需要額外的半導(dǎo)體，它們使用廉價(jià)的陶瓷電容器，MSOP封裝的引線易于焊接和檢查。典型的最小導(dǎo)通時(shí)間為30ns（保證最大值為45ns），可以設(shè)計(jì)出具有較大降壓比的緊湊型高開(kāi)關(guān)頻率降壓調(diào)節(jié)器。圖2顯示了一個(gè)在1.5V時(shí)提供3.5A的應(yīng)用。工作頻率為475kHz，以優(yōu)化效率并保持低于AM無(wú)線電頻段。

這兩個(gè)部件都具有出色的汽車環(huán)境容錯(cuò)能力。最大輸入42V處理負(fù)載轉(zhuǎn)儲(chǔ)。強(qiáng)大的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)和高速電流比較器可在輸出短路期間保護(hù)器件。最小輸入為最差情況3.4V，最大占空比高于99％，壓差電壓典型值為200mV（1A），所有這些都通過(guò)冷啟動(dòng)使輸出保持穩(wěn)定。典型的最小輸入電壓如圖3所示。

以低紋波突發(fā)模式工作和最小靜態(tài)電流保存電池

LT8610A和LT8610AB旨在最大限度地降低整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)的輸出電壓紋波。在輕負(fù)載時(shí)，它們通過(guò)降低工作頻率和進(jìn)入突發(fā)模式操作來(lái)保持效率。即使在非常低的負(fù)載下也能保持快速瞬態(tài)響應(yīng)。這一特性與2.5μA的極低靜態(tài)電流相結(jié)合意味著即使在幾μA的負(fù)載下，LT8610A和LT8610AB也比具有零靜態(tài)電流的線性穩(wěn)壓器更高效。對(duì)于必須避免低頻操作的系統(tǒng)，可以通過(guò)向SYNC引腳施加邏輯高電平信號(hào)或時(shí)鐘信號(hào)來(lái)關(guān)閉突發(fā)模式操作。 LT8610A和LT8610AB之間的區(qū)別在于LT8610AB在輕負(fù)載時(shí)具有更高的效率。這是通過(guò)使用增加的突發(fā)模式電流限制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，允許在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期期間提供更多能量并降低給定負(fù)載的開(kāi)關(guān)頻率。由于開(kāi)關(guān)MOSFET需要固定的能量，較低的開(kāi)關(guān)頻率可降低柵極電荷損耗并提高效率。

圖4顯示了LT8610A與LT8610AB之間的效率差異。對(duì)于1mA至100mA的負(fù)載，LT8610AB與LT8610A相比，效率提高了10％以上。對(duì)增加的突發(fā)模式電流限制的折衷是在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中提供更多的能量，因此需要更多的輸出電容來(lái)保持輸出電壓紋波低。圖5將LT8610A和LT8610AB的輸出紋波與10mA負(fù)載下兩個(gè)電感值的輸出電容進(jìn)行了比較。除電流限制外，電感選擇還會(huì)影響突發(fā)模式操作中的效率和開(kāi)關(guān)頻率。這是因?yàn)閷?duì)于固定的電流限制，較大的電感值可以比較小的特征存儲(chǔ)更多的能量。如果輕載時(shí)的高效率是最重要的，那么電感值可以增加到超出數(shù)據(jù)手冊(cè)中建議的起始值。

更快對(duì)于更小的解決方案

對(duì)于大多數(shù)汽車系統(tǒng)而言，9V至16V是典型的輸入電壓，因此應(yīng)用電路通常針對(duì)此范圍進(jìn)行優(yōu)化。圖2中的475kHz應(yīng)用在3.5V至42V的整個(gè)輸入范圍內(nèi)以設(shè)計(jì)頻率工作。但是，如果我們將正常工作電壓限制在16V（42V瞬態(tài)），則可以提高工作頻率，降低電感器的數(shù)值和尺寸。最壞情況下，最小導(dǎo)通時(shí)間為45ns，LT8610A和LT8610AB可編程為2MHz，如圖6所示。

請(qǐng)注意，當(dāng)輸入電壓高于16V時(shí)，雖然開(kāi)關(guān)頻率降低以保持安全操作，但輸出仍保持穩(wěn)定。 2MHz解決方案與圖2中的電路相同，只是RT電阻變?yōu)?8.2kΩ，電感值和尺寸減小以節(jié)省空間。圖7顯示了兩個(gè)電感選擇的效率與負(fù)載。

偏置引腳優(yōu)化效率

LT8610A LT8610AB使用兩個(gè)內(nèi)部nMOSFET，專門(mén)針對(duì)汽車應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。特別是，柵極驅(qū)動(dòng)電路需要低于3V的電壓來(lái)完全增強(qiáng)FET。為了產(chǎn)生柵極驅(qū)動(dòng)電源，LT8610A / AB包括一個(gè)內(nèi)部線性穩(wěn)壓器，其輸出為INTVCC引腳（不要通過(guò)外部電路加載INTVCC）。

一個(gè)重要特性是這個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器可以從V IN 引腳或BIAS引腳吸取電流。如果BIAS引腳保持開(kāi)路，則從V IN 中提取柵極驅(qū)動(dòng)電流。但是，如果將3.1V或更高的電壓連接到BIAS引腳，則會(huì)從BIAS吸取柵極驅(qū)動(dòng)電流。如果BIAS電壓低于V IN ，內(nèi)部線性穩(wěn)壓器將使用較低電壓電源更有效地運(yùn)行，從而提高整體效率。

圖1中的效率數(shù)據(jù)，在BIAS引腳打開(kāi)的情況下記錄4和7。畢竟，如果1.5V輸出是唯一存活的軌道，那么可能沒(méi)有合適的位置來(lái)連接BIAS引腳。但是，如果有3.3V或5V電源，請(qǐng)將其連接到BIAS引腳，即使在待機(jī)或熄火條件下沒(méi)有電源也是如此。圖8顯示了連接到BIAS的3.3V電源和沒(méi)有電源的效率。在計(jì)算總效率時(shí)，我們已經(jīng)包括從3.3V電壓軌獲得的功率，并假設(shè)它的效率為85％。

注意外部供電的好處由于柵極驅(qū)動(dòng)電流更高，BIAS在更高的工作頻率下更大。與LT8610AB相比，LT8610A還可以從外部偏置中獲益更多 - AB增加的突發(fā)模式電流限制可以降低給定負(fù)載的工作頻率。

不僅僅是內(nèi)存

LT8610AB是其他汽車用品的理想調(diào)節(jié)器，包括3.3V和5V電源，效率高于90％，如圖9所示汽車應(yīng)用的一個(gè)重要考慮因素是冷啟動(dòng)和怠速停止瞬變期間電源的行為，此時(shí)12V電池的電壓可能降至4V以下。 LT8610AB的占空比高達(dá)99％，可在盡可能低的輸入電壓下提供輸出調(diào)節(jié)。圖10（a）顯示了壓差。這是V IN 和V OUT 之間的差異，因?yàn)檩斎腚妷撼A(yù)期的輸出調(diào)節(jié)電壓減小。 LT8610AB還具有出色的啟動(dòng)和壓降特性，可根據(jù)輸入電壓產(chǎn)生可預(yù)測(cè)且可靠的輸出電壓。圖10（b）顯示了輸入電壓從零上升到10V并回到零時(shí)的輸出電壓。

結(jié)論

LT8610A和LT8610AB具有低元件數(shù)，低最小輸入電壓，低靜態(tài)電流和寬負(fù)載范圍內(nèi)的高效率。這些特性使它們成為汽車應(yīng)用中DDR存儲(chǔ)器備用電源的首選解決方案。