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汽车混淆电源将静态电流降至最低

上海市建筑装饰工程集团通讯 2025-04-18 0

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图1 线性稳压器温度上升

功率成正比例。
当功耗增加达到拐点时,在给定的环境温度 下,结温达到绝对最高水平(图1)。
高于这个水平可靠性会 受到影响,此时开关电源(SMPS)成为必要。
传统开关电源 虽然可符合能效哀求,但常日不符合低静态电流哀求。
但 是,稠浊电源可办理这一寻衅。

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稠浊电源集成开关电源和低静态电流线性稳压器并将

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(图片来自网络侵删)

它们并联,这种模式结合了两个方案各自的优点,减少大多数缺陷。
事情事理很大略:在系统唤醒状态,负载电流较高

时,启用开关电源,禁用线性稳压器(开关电源模式);在系 统休眠状态下,负载电流时,禁用开关电源,启用线性稳压 器(低压降稳压器LDO模式)。
检测负载电流水平的集成电路 (IC)自动实行(图2)。

架构的好处是,输出功率较高时,高能效开关电源工

图2 稠浊电源框图

作,输出功率较低时,低静态电流线性稳压器事情。
开关电

源模式可实现超过90%的范例能效,低静态电流线性稳压器 模式可实现最大39 μA的静态电流。

从开关电源模式转换到低静态电流LDO模式,会引起 输出电压,但活动大小可由输出电容管束,使输出电压保持 在可承受的范围内,不会产生复位(图3)。

当代汽车系统支持低输入电压以知足“冷启动”或越 来越普遍的“启停”哀求。
这在开关电源模式中特殊主要, 最大占空比限定了最低输入电压。
具有高边PMOS的开关电 源可达到100%的占空比,低输入电压模式的唯一障碍是高 边开关的压降和IC的内轨电压哀求。
但是PMOS开关电源也 有弊端:PMOS开关电源的单元面积比较具有相同导通电阻 的NMOS更大,导致更大的裸片面积,这意味着高边开关的压降更大。
NMOS开关电源须要自举升压(至少添加3个外部

元件)来保持NMOS开关门极电压高于电源电压以支持更低 的输入电压。
升压凭借充电电容为门极传输电能,自举电容 须要最少的韶光常数来充电,供应最大占空比限定。
开关电 源的架构可作适当调度以改进这种情形,特殊是高频开关电 源;例如,开关频率可在低输入电压条件下提升,增加最大

图3 安森美半导体的NCV891330模式转换;Vin=13 V, Vout=5.0 V, Iout=20 mA to 2.5 A in 1 A/µS

占空比而无脉冲跳跃。
有些汽车系统可以监测输入电压,低 于阈值电压时将实行减载,减少系统功能减小负载电流。
当 然,更低负载电流导致开关电源高边开关的压降更低。
安 森美半导体的NCV891330便是集成NMOS开关电源的稠浊电 源,通过增加最大占空比利用频率提开(至500 kHz)来实现 低输入电压。
具有5.0 V的输出和0.5 A的负载,可在IC输入引 脚实现5.34 V的输入电压。

实现低静态电流的一个替代方案,不是利用稠浊电源 或线性稳压器,而是利用具有调制办法的开关电源,如具有 可变关断韶光的迟滞或突发模式转换器。
这样的转换器在轻 载条件下常日利用一个“猝发”脉冲开关然后一个较长的关 断韶光开关,关断期间,负载完备由放电输出电容供电。
由 于门极驱动电路等在延长关断韶光期间被禁用,静态电流可 减至最小。

这种开关电源的静态电流可能即是或低于稠浊电源。
但是,无论是在轻载还是在静态条件下,更低的总输入电 流 取 决 于 突 发 模 式 的 总 能 效 、 负 载 电 流 和 静 态 电 流 。
例 如,12 V输入、5.0 V输出、100 μA负载电流和39 μA静态电 流 的 混 合 开 关 电源 ( 如 安 森 美 半 导 体 的NC V891330), 将 有 1 3 9 μ A 的 输 入 电 流 ( 表 1 ) 。
但 是 , 1 2V输入、5.0 V输出、100 μA负载电流和40 μ A 静 态 电 流 的 低 静 态电流开关电源,轻 载能效却低于35%, 将有 1 5 9 μ A 的 输 入 电流,较稠浊电源高14%(表2)。

此外,这种迟滞 调制办法将导致可变 的关断韶光,这等同

于每个周期的韶光可变;换言之即频率可变。
频率成为电感值、负载电流和占空 比的函数,因而不再是一个可直接掌握的值。
未知的基本频 率会产生不可预知的电磁光谱相应,如果不知道基本频率, 其辐射将难以抑制。

关 系 到 迟 滞 和 突 发 模 式 拓 扑 结 构 有 一 个 频 率 可 变 的 输 出 纹 波 电 压 , 其 频 率 可 变 , 且 高 于 采 用 传 统 脉 宽 调 制 (PWM)技能的开关电源。
采取PWM掌握的稠浊电源将产生 较低的输出电压纹波。

总之,稠浊电源的实现供应低静态电流,同时保持重 载时的高能效、低输出电压纹波。
可预测的电磁辐射和支持 低输入电压。
低静态电流线性稳压器仍旧适用于轻载,但不 适用于具寻衅性的热心况中的重载运用。
低静态电流开关电 源有时可供应较低总输入电流,但其静态电流和轻载效应慎 重剖析。

安森美半导体的NCV891330是稠浊型开关电源/低压降

稳压器电源。
它集成3 A的2 MHz、非同步的、输出电流达 PWM转换器以及最大静态电流的39 µA、能输出50 mA电流 的线性稳压器。
它有出厂固定的输出电压选择,内部补偿并 配有复位和使能引脚。
NCV891330采取SOIC-8 EPAD封装, 是稠浊电源IC系列的成员,具有不同特性和封装选择。

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