电池汽车106545560

消除DC-DC变换器开关噪声

2020年3月23日
具有直通功能的同步buck-boost控制器通过将保护特性与宽输入范围buck-boost变换器相结合,可以消除噪声,降低dc-dc设计复杂度。

一个常见的dc-dc变换器问题是当输入电压可以高于、低于或等于输出时产生一个调节电压——也就是说,变换器必须同时执行升压和降压功能。这种情况通常发生在用标称的12v电池为汽车电子设备供电的情况下,这些电池的电压可以从发动机冷曲轴(低至3v)和负载转储(高至100 V),或者由操作人员错误导致的电池反向电压。一些dc-dc变换器拓扑可以同时进行升压和降压操作,从SEPIC到4开关拓扑,但这些拓扑都不能在不主动切换的情况下将输入电压直接传递到输出。

另一种方法是利用控制器,当输入电压在一个特定的窗口内时,将输入直接传递到输出。这消除了EMI和开关损耗,同时最大化效率(高达99.99%)。例如,LT8210是一个同步降压控制器,可以在“直通”模式下运行,允许用户设置一个可编程窗口,输入将直接传递到输出。因为输入电压可以直接传递到输出而无需主动开关场效应管,这导致了超低I操作和消除开关噪声。

对于工作在2.8 ~ 100 V宽输入电压范围的控制器,可以从冷曲柄时的最小输入电压调节到未抑制的负荷转储的峰值。Pass-Thru模式只是其中一种工作模式,控制器仍然可以像传统的buck-boost控制器一样工作,带有引脚可选择的连续导通模式(CCM)、脉冲跳变或脉冲模式操作。

传送的操作模式

图1显示为直通操作而配置的电路的简化示意图;输出被调节在8和16 V之间。在这个例子中,通穿窗口的顶部和底部电压分别由FB2和FB1电阻分压器设置。


图2显示了该电路的输入输出传输特性。当输入电压高于直通窗口时,控制器将其降至稳压的16v输出(图3).如果输入电压低于窗口,控制器升压以保持输出在8v(图4)




当输入电压在直通窗口内时,顶部开关a和d连续打开,允许输出跟踪输入和部分进入低功耗状态,典型的静止电流在V上和V可使分别为4µA和18µA。在这种非开关状态下,既没有EMI也没有开关损耗,使效率可以达到99.9%以上(图5)


对于dc-dc变换器设计人员来说,汽车电池和类似的宽电压范围电源是一个复杂的问题,需要具有保护功能和高效的降压和升压转换。具有直通功能的同步buck-boost控制器通过将保护功能与宽输入范围buck-boost转换器相结合,消除了复杂性。直通模式消除了开关损耗和噪声,同时实现超低的静态电流(图6).在Pass-Thru模式下,输出电压不是在传统意义上被调节,而是被一个可编程的电压窗口限制。


David Megaw是高级设计工程师,Bruce Haug是产品营销经理模拟设备公司。

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