为汽车设计高效率和超低EMI的高效降压型稳压器

电子设计 2019-04-15 3115

描述

简介

LT8640S和LT8643S单片式降压稳压器为汽车环境提供了紧凑的布局，高效率和超低EMI。

简易布局和超低EMI静音切换器2高效率

LT8640S / LT8643S是42 V，6 A连续/ 7 A峰值电流单片式降压稳压器，采用第二代静音开关® 2架构。静音切换器调节器通过将高频热回路分成两部分来抑制EMI发射 - 分离回路产生相互抵消的磁场。第二代Silent Switcher 2在封装内集成了旁路陶瓷电容。这些电容位于快速交流环路（V IN ，BST和INTV CC ）内，否则需要精确且可重复的PCB布局以确保EMI性能。集成它们极大地简化了PCB布局和制造要求。即使是低成本的双层电路板现在也可以表现出卓越的EMI性能。

在汽车应用中，设计人员更喜欢具有2 MHz或更高开关频率的电源，以避免AM频段并最小化解决方案尺寸。不幸的是，高开关频率通常意味着更低的效率和更高的功耗，迫使设计人员在小尺寸和低EMI性能与效率之间进行权衡。 LT8640S和LT8643S消除了这种折衷：即使在高开关频率下，它们也能够实现高效率和低功耗，这得益于可控，快速清洁的开关边沿。

图1显示了超低EMI和高效率LT8640S 12 V至5 V / 6 A设计。内部稳压器由5 V输出通过BIAS引脚提供，以降低功耗。该设计编程为2 MHz。使能扩频模式（SYNC / MODE = INTV CC ），允许开关频率在3 MHz三角调制下从2 MHz变化到2.4 MHz。

调节器

图2比较了图1设计中2层和4层板的EMI辐射。两块板均符合严格的汽车CISPR 25 Class 5辐射EMI规范，仅在输入侧使用铁氧体磁珠。图3显示了效率。开关频率高达2 MHz，LT8640S 12 V输入峰值效率达到95％，24 V输入峰值效率达到92％。

调节器

图4显示LT8640S设计具有9 V输出。图5显示了5 A负载下的热结果。由于增强的热技术，LT8640S 4 mm×4 mm LQFN封装的输出功率为45 W，开关频率为1 MHz，温升低于50°C。

调节器

LT8643S器件可以并联，以支持超过7 A（峰值）的输出电流。 LT8643S采用电流模式控制和外部补偿，以实现并联配置中的平衡电流共享。通过将所有误差放大器输出VC引脚连接在一起，自然地实现了电流共享。 CLKOUT和SYNC / MODE引脚无需额外的时钟器件即可实现频率同步。

图6显示了并联12 V至3.3 V / 12 A LT8643S设计的简单性。顶部LT8643S通过浮动SYNC / MODE引脚设置为强制连续模式;其CLKOUT信号驱动底部LT8643S SYNC / MODE引脚进行同步。图7显示了该设计的效率，而图8显示了8 A阶跃瞬态响应。

调节器

结论

LT8640S和LT8643S是采用小型4 mm×4 mm LQFN封装的6 A（7 A峰值）同步，超低EMI单片开关稳压器。获得专利的Silent Switcher 2架构可确保极低的EMI辐射。集成的热环电容器消除了PCB布局灵敏度，从而节省了设计工作量和解决方案成本。同步设计和快速开关边沿提高了重负载时的效率，而轻负载效率则受益于低静态电流。 3.3 V至42 V的宽输入范围和低压差使LT8640S和LT8643S能够满足汽车冷启动或负载突降情况的需求。

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