Requisitos del sistema de transporte
sistema de transporte voltaje de entrada puede ser de hasta 14V (solo coche a pilas), 28V (duales que funcionan con baterías camiones, autobuses y aviones), o superior, y sus sistemas digitales requieren una o más de carril de baja presión. Por lo tanto, este diseño cuando el tipo de sistema, necesita saber cómo de manera sencilla, eficaz y fiable de un alto voltaje de entrada de la pelota. las siguientes muestra la Figura 1, se cambia el voltaje de entrada entorno del automóvil puede cambiar en función del estado de funcionamiento, y su estado de funcionamiento puede incluir Los cambios de volcado de carga en el automóvil frío comenzaron en una variedad de circunstancias, e incluso en la conexión inversa de la batería.
NOMINAL 14V: 14V120V nominal de carga de la descarga: 120 V carga de la descarga 6V CRANK: 6V ruido de arranque en frío 85V: 85V 24V ruido ARRANQUE: 24V comenzar repentinamente inversión de batería: una batería inversa
Cuando la aplicación requiere una muy alta eficacia de conversión de energía, el proceso de conversión para minimizar el calor causado por la pérdida de potencia, el uso de solución de regulador de conmutación es útil. Dispositivo monolítico es esencialmente un regulador de conmutación, la integración de chips MOSFET, mediante la configuración síncrona o asíncrona. Alternativamente, el regulador de conmutación puede estar compuesta de un controlador de interruptor, el controlador acciona una sola etapa o de etapas múltiples topologías (heterogéneos) de MOSFET externo, para proporcionar decenas de amperios a cientos de amperios de potencia. con el fin de satisfacer los requisitos de una gran gama de este tipo de energía, ADI ofrece una amplia gama de soluciones de conmutación del regulador para permitir a los usuarios a los criterios de diseño específicos requeridos de acuerdo con el sistema final, elegir el más adecuado En consecuencia, nuestros reguladores de conmutación tienen un rango de voltaje de entrada muy amplio (desde 5 V hasta 150 V) y niveles de potencia de salida desde cientos de miliamperios hasta más de 1.000 A.
Un ejemplo de dicho regulador de conmutación es el LTC3895, un convertidor reductor sincrónico con entrada de 150 V que se puede configurar para operación multifásica, como se muestra en la Figura 2.
VOUT SIGUE A VIN CUANDO VIN < 12V: VIN < 12V 时, VOUT 跟随 VINEFFICIENCY: 效率POWER LOSS: 功率损耗LOAD CURRENT: 负载电流
Una pregunta común en cualquier sistema de transporte es cómo obtener una solución que tenga una relación de buck alta y una huella pequeña sin comprometer el rendimiento y la eficiencia de conversión. Hasta hace poco, no había ninguna solución disponible Todos los estándares de rendimiento clave se logran sin sacrificar el rendimiento, pero con la introducción de la familia LT86xx de convertidor de frecuencia síncrona de 2MHz de Analog Devices, todos los estándares de rendimiento requeridos se cumplen inmediatamente.
Un buen ejemplo es el LT8609, este es un 2A, 42V entrada síncrona paso hacia abajo del regulador de conmutación. Unique topología de rectificador síncrono proporciona una eficiencia del 93%, mientras que la frecuencia de conmutación de 2 MHz para permitir a los diseñadores a evitar clave sensibles al ruido Banda, como la radio AM, a la vez que proporciona una huella de la solución muy compacta. El funcionamiento del modo Burst Mode® mantiene la corriente de reposo por debajo de 2,5μA para el modo de espera sin carga, lo que lo hace ideal para siempre encendido Sistema de paso El rango de voltaje de entrada de 3.0V a 42V del LT8609 lo hace ideal para aplicaciones automotrices. Tales aplicaciones deben estabilizar el arranque en frío y las condiciones de parada con un voltaje de entrada mínimo de hasta 3.0V y pasar más de 40V Carga transitoria El conmutador interno de 3.5 A proporciona una corriente de salida continua de hasta 2 A con una corriente de carga máxima de 3 A. El esquema y la curva de eficiencia correspondiente a la frecuencia de conmutación de 2 MHz se muestran en la Figura 3.
Debido al hecho de que las condiciones de arranque en frío y carga son comunes en vehículos de una o dos baterías, muchos sistemas de transporte proporcionan una amplia gama de voltajes de entrada y, lo que complica aún más, el voltaje de salida requerido. Más allá de este rango de voltaje de entrada ya amplio. Por lo tanto, el problema complejo que enfrentan los diseñadores de sistemas es que la solución debe diseñarse para permitir una salida fija independientemente de si el voltaje de entrada es superior, inferior o igual al voltaje de salida.
Una solución común a este problema es usar un convertidor de topología SEPIC, pero el diseño de este convertidor es complejo y requiere dos inductores, y generalmente tiene una eficiencia de conversión y eficiencia de espacio baja. Por lo tanto, Analog Devices diseña una amplia gama de 4 controladores de buck-boost de conmutación que no solo simplifican el diseño, sino que también proporcionan una alta eficiencia de espacio y eficiencia de conversión con pérdidas de potencia entre 5% y 7% (según la entrada al rango de voltaje de salida) El LT8705 que se muestra en la Figura 4 es un ejemplo de un controlador buck-boost de entrada de 4V a 80V que proporciona una salida fija de 12V común al entorno del vehículo.
AUMENTO DE LA VIRUTA DE VOUT PARA VIN> 60V: la ondulación de VOUT aumenta cuando VIN> 60V
Otra solución al problema de la manivela fría de un automóvil es usar un convertidor elevador seguido de un convertidor reductor en el que la salida del convertidor elevador provisto por la celda Que es varios voltios por encima de la tensión nominal de la batería y luego se reduce con un convertidor buck para alcanzar la tensión de funcionamiento requerida para los componentes electrónicos aguas abajo. Aunque este enfoque requiere dos convertidores, el ADI La compañía ha desarrollado un dispositivo que combina un controlador elevador y un controlador reductor que se puede usar de manera independiente o como un seguidor ascendente / descendente. El LTC7813 en la Figura 5 ilustra esto El principio de funcionamiento del dispositivo.
8 V A 60 V HACIA ABAJO A 2,2 V DESPUÉS DE LA PUESTA EN MARCHA: 8 V a 60 V, desciende a 2,2 V después del inicio
Gestión de energía de bajo ruido
La radiación electromagnética (EMR), la interferencia electromagnética (EMI) y la compatibilidad electromagnética (EMC) y la energía de las partículas cargadas y términos relacionados relacionados con el campo magnético, que puede afectar el funcionamiento del circuito de energía y la interferencia de transmisión de señal. Con la popularidad de las comunicaciones inalámbricas, un gran número de la aparición de equipos de comunicaciones y las comunicaciones método de cultivo, cada vez más ocupado espectro (algunas bandas se solapan entre sí), la interferencia electromagnética se ha convertido en una realidad persistente. para mitigar los efectos de la interferencia electromagnética, y muchas agencias gubernamentales y los organismos reguladores Se han establecido los límites de radiación electromagnética del equipo de comunicaciones y la instrumentación.
Por lo tanto, es evidente que el bajo-E es un requisito clave para muchos fabricantes de automóviles y equipos de transporte. ¿Cómo pueden los sistemas de automoción diseñadores para cumplir con la norma CISPR 25, Clase 5 (Fig. 6) de los estrictos requisitos, mientras que todavía mantiene una alta eficiencia y ¿Tamaño de solución pequeña?
Amplitud: amplitud polarización vertical: vertical de polarización PEAK Detector: detector de pico CLASE 5 PEAK LIMIT: Clase 5 limitación de picos FIJA MODO FRECUENCIA: frecuencia fija MODO modo SPREAD SPECTRUM: propagación modo de espectro de frecuencia: Frecuencia
Una respuesta podría ser un SWITCHER® silenciosa con la familia ADI de dispositivos. En el ejemplo LT8614, que es una entrada de 42V, salidas 4a, convertidores reductores monolíticos, más alta que la frecuencia de conmutación de 2 MHz y la eficiencia de conversión de 94% de conmutación, debido a su muy corta mínimo 30ns a tiempo, y por lo tanto puede satisfacer entrada 16V relación de desmultiplicación de salida de 1,8 V a. Además, el uso de la tecnología patentada silencioso Switcher, por lo que el dispositivo puede anular CISPR 25 y CISPR 22 Clase Requisitos de radiación B, como se muestra en la Figura 7.
RUIDO BAJA: el ruido del suelo Frecuencia: Frecuencia radiada Nivel de ruido: ruido de radiación valor CISPR 22 LÍMITES DE CLASE B: RADIADA límites de emisión 22 B Clase CISPR
La baja corriente de reposo también es un requisito clave
En los sistemas de electrónica de transporte, hay muchas aplicaciones que requieren alimentación continua, incluso después de haber estacionado el vehículo, como entrada remota sin llave, seguridad e incluso sistemas de infoentretenimiento personal, que a menudo incluyen navegación, posicionamiento GPS y sistemas de llamada de emergencia. Es difícil entender por qué estos sistemas deben permanecer conectados incluso cuando el vehículo no está en funcionamiento, aunque es comprensible que el sistema de GPS debe "estar siempre encendido" para hacer frente a las emergencias y garantizar la seguridad. Esto es necesario para Use funciones de control básicas mediante operación externa cuando sea necesario.
Uno de los requisitos clave de este tipo de aplicaciones es una corriente de reposo baja para prolongar la vida útil de la batería. Desde 2010, ADI ha estado produciendo una corriente de espera de reposo bajo el regulador de conmutación 10μA, una corriente de reposo en espera de nuestra lanzado recientemente algunos de los productos más nuevos Han estado por debajo de 2μ A. Por lo tanto, estos productos se han aplicado a muchos sistemas electrónicos automotrices que están bien preparados.
Conclusión
Analog Devices ofrece una gran cantidad de productos reguladores de conmutación que cumplen con todos los requisitos de los reguladores de conmutación y son especialmente adecuados para una amplia gama de sistemas de transporte. Las características incluyen:
• Amplio rango de voltaje de entrada de 2.xV a 150V • Baja corriente de reposo en modo de espera: típicamente menos de 10μA en modo de espera • Mínimo ruido de salida y muy baja radiación EMI / EMC • Rango de temperatura extendida: 150 ° C Operación garantizada a temperatura ambiente y temperatura de unión • Alta eficiencia: hasta 97% con carga completa y hasta 80% con carga ligera • Bajo paquete de resistencia térmica: hasta 10 ° C / W (θjc) • Alto descendente, Alta frecuencia de conmutación de operación hasta 4MHz • Alta densidad de corriente: Hasta 5A de corriente continua de salida en paquete MSOP de 3mm x 5mm • Velocidad FIT líder en la industria: generalmente menos de 0.2