對輸入紋波整流的快速響應

 

ISO 16750 或 LV124 等汽車標準規定，汽車電子控制單元 (ECU)可能面臨一個具有高達 6 V p-p（在高達 30 kHz 頻率下）AC 紋波之疊加的供電電源。用于控制外部 MOSFET 的諸如 LT8672的門極驅動等器件足夠強大，能處理高達 100 kHz 的紋波頻率，從而最大限度減小了反向電流。圖 1 所示為這種 AC 紋波整流的一個例子。

與肖特基二極管相比具有低功耗

當采用圖 2 所示的設置時，LT8672（采用 IPD100N06S4-03 作為外部 MOSFET）的性能與一個肖特基二極管 (CSHD10-45L) 不相上下。這里，位于輸入端的一個 12 V 電源用于模仿汽車電壓源，而輸出端承載一個 10 A 的恒定電流。圖 3 顯示了這兩種解決方案在穩態情況下的熱性能。當未采取散熱措施時，LT8672 解決方案的熱性能遠勝一籌，達到的峰值溫度僅為 36°C，而肖特基二極管解決方案的峰值溫度則高得多，達到了 95.1°C。

 

圖 2：用于熱性能比較的系統配置。

 

額外的低輸入電壓操作能力

汽車任務關鍵型電路必須能夠在冷啟動情況下運行，此時的汽車電池電壓會驟降至 3.2 V。考慮到這一點，許多汽車級電子產品設計成能在低至 3 V 輸入的條件下工作。肖特基二極管的可變正向電壓降在冷啟動期間會帶來一個問題，此時該壓降將導致一個 2.5 V 至 3 V 的下游電壓，這對于有些系統的運行而言就過低了。相比之下，LT8672 解決方案則憑借其穩定的 20 mV 電壓降保證了所需的 3 V，從而簡化了電路設計并改善了系統魯棒性。

 

圖 4 顯示一款用于比較的冷啟動測試設置，其采用一個LT8650S 降壓型轉換器作為下游測試系統。LT8650S 輸出在 4 A恒定負載情況下被設定為 1.8 V，而且它的最小輸入工作電壓要求為 3 V。測試結果如圖 5 所示。

 

圖 3：熱性能比較：(A) LT8672 控制型系統的最高溫度是較低的 36°C，(b) 而采用肖特基二極管的系統則達到了 95.1°C，這就在整個電路板上引起了顯著的發熱升溫。

 

圖 4：用于冷啟動測試的系統配置。

 

當 VBATT 降至 3.2 V 時，LT8672 控制的系統 (a) 保持 VIN > 3 V，因而使 LT8650S 能保持其輸出 VSYS 穩定在 1.8 V，而在肖特基二極管系統 (b) 中，LT8650S 的輸入電壓 VIN 降至低于其最小工作電壓，故而使它無法在其輸出 VSYS 上保持 1.8 V。

 

集成化升壓型穩壓器

許多替代型有源整流控制器采用充電泵為柵極驅動器供電。這些解決方案通常不能提供強大的柵極充電電流和一個穩定的輸出電壓，因而限制了連續整流的頻率范圍和性能。LT8672 的集成化升壓型穩壓器可提供一個緊密調節的柵極驅動器電壓和強大的柵極驅動器電流。

 

結論

LT8672 有源整流控制器能夠對汽車電源上的高頻 AC 紋波進行整流。該器件采用一個集成化升壓型穩壓器以驅動一個MOSFET，從而在連續整流過程中實現超快響應，這相對于充電泵解決方案是一項改進。它采用小型 10 引腳 MSOP 封裝，其具有整流和反向輸入保護功能以及低功耗和一個超寬的工作范圍（這對于冷啟動是很可取的）。此外，相比采用肖特基二極管的設計方案，LT8672 的主動保護擁有一些優勢，例如：極少的功耗以及可預知的 20 mV 穩定小壓降。LT8672 還具有多個旨在滿足汽車環境中電源軌要求的特點：

●反向輸入保護至 –40 V

●寬輸入工作范圍：3 V 至 42 V

●超快瞬態響應

●整流 6 V p-p，高達 50 kHz；整流 2 V p-p，高達 100 kHz

●用于 FET 驅動器的集成化升壓型穩壓器之工作性能優于充電泵器件

 

圖 5：冷啟動情況下的系統電壓比較：(a) 采用 LT8672，VSYS 保持穩定在1.8 V 和 (b) 采用一個肖特基二極管，VSYS 降至低于最小工作電壓。

 

圖 6 顯示了一款完整的保護解決方案。

 

圖 6：LT8672 有源整流 / 反向保護解決方案。

（來源：亞德諾半導體）