汽车电源转换器|汽车电源转换器24v转220v( 二 ) 「问人人知识网」

图3显示了一个超低EMI且高效率的12 V至5 V/5 A转换器，其使用LT8636 Silent Switcher单片式降压稳压器在2 MHz开关频率下工作。图4显示了测试演示电路在14 V输入和5 V、5 A输出时的传导和辐射EMI性能。在前端，小电感和陶瓷电容有助于滤除传导噪声，而铁氧体磁珠和陶瓷电容有助于减少辐射噪声。两个小陶瓷电容放在输入和接地引脚上，将热回路面积减至最小，同时分离热回路，帮助消除高频噪声。

为改进EMI性能，电路设置为在展频模式下工作：SYNC/MODE = INTVCC 。使用三角频率调制来调节开关频率，调节范围为RT设置的值到比该值约高20%，即LT8636设为2 MHz时，在3 kHz速率下，频率将在2 MHz至2.4 MHz之间变化。

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

图4.具有和没有展频模式的CISPR 25电磁辐射EMI 。

从传导EMI频谱可以明显看出，峰值谐波能量被分散开来，从而降低了任何特定频率的峰值幅度—由于扩频功能，噪声至少减少了20 dBV/m 。从辐射EMI频谱也可以明显看出，展频模式也可以减少辐射EMI 。该电路符合严苛的汽车级CISPR 25 Class 5辐射EMI要求，仅需在输入侧使用简单的EMI滤波器。

整个负载范围内的高效率

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汽车应用中的电子器件数量只增不减，大多数器件的每次设计迭代都需要更多的电源电流。有源负载电流如此高，重载效率和适当的热管理就成为首要考虑因素，可靠的运行取决于散热管理，不受控制产生热量可能会导致代价高昂的设计问题。

系统设计人员也关注轻载效率，由于电池使用寿命主要取决于轻载或空载时的静态电流，因此轻载效率和重载效率一样重要。必须在硅芯片和系统级设计中权衡满载效率、空载静态电流和轻载效率。

为了在满载时达到高效率，应最小化FET（特别是底部FET）的RDS(ON)，这看起来很简单。但是，具有低RDS(ON)的晶体管的电容通常相对较高，开关和栅极驱动损耗随之增加，也会增加裸片尺寸和成本。相反，LT8636单片式稳压器具有很低的MOSFET传导电阻，在满载条件下的效率很高。LT8636在静止空气中的最大输出电流为5 A连续电流和7 A峰值电流，没有任何额外的散热器，从而简化了可靠的设计。

为了提高轻载效率，在低纹波Burst Mode（突发工作模式）下工作的稳压器将输入电容充电至所需的输出电压，同时最小化输入静态电流和输出电压纹波。在突发工作模式下，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期，在此期间，大多数控制（逻辑）电路关闭。

为了提高轻载效率，可选用更大值的电感，因为在短脉冲期间可向输出传递更多能量，降压稳压器也可在每个脉冲之间的休眠模式下保持更长时间。通过尽可能延长脉冲之间的时间，尽量减少每个短脉冲的开关损耗，单片式降压转换器静态电流可在单片式稳压器（如LT8636）中达到2.5 A 。而市场上的典型部件为几十甚至几百A 。

图5显示使用LT8636的汽车应用由12 V输入提供3.8 V/5 A输出的高效率解决方案。电路在400 kHz下运行可达到高效率，并使用XAL7050-103 10 H电感。在低至4 mA和高至5 A的负载下，可保持90%以上的效率。峰值效率在1 A时为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显示该解决方案1 A至5 A时的效率。内部稳压器由5 V输出通过BIAS引脚供电，以尽可能降低功耗。峰值效率达到95%；由13.5 V输入提供5 V输出的满载效率为92% 。对于5 V应用低至30 mA的负载，轻载效率保持在89%或以上。转换器在2 MHz下运行，测试用电感为XEL6060-222，以优化相对紧凑型解决方案中的重载和轻载效率。使用更大的电感，可将轻载效率进一步提高到90%以上。反馈电阻分压器中的电流以负载电流形式出现在输出端时降至最低。

图6.使用XEL6060-222电感和LT8636的13.5 V至5 V和3.3 V解决方案的效率(fSW = 2 MHz) 。

图7显示该解决方案在4 A恒定负载和4 A脉冲负载（共8 A脉冲负载）以及10%占空比(2.5 ms)下的热性能 — 静止空气环境室温下，13.5 V输入。即使在40 W脉冲功率和2 MHz开关频率下，LT8636外壳温度都保持低于40C，使得电路在没有风扇或散热器的情况下也能短时间内以高达8 A电流安全运行。由于采用增强散热型封装技术，并且LT8636在高频率下具有高效率，因此采用3 mm4 mm LQFN封装可实现这一目标。