最大限度地減小汽車(chē) DDR 電源中的待機電流

當您打開(kāi)一部筆記本電腦或者智能手機時(shí)，會(huì )料到其啟動(dòng)需要等待一點(diǎn)時(shí)間，但是當您啟動(dòng)車(chē)輛時(shí)，就不太會(huì )有那么大的耐心了。對于汽車(chē)，消費者的期望是能夠立刻使用計算機電子設備 (包括導航和信息娛樂(lè )系統)，汽車(chē)制造商則運用可縮短啟動(dòng)時(shí)間的設計策略來(lái)努力滿(mǎn)足消費者的這一愿望。其中的一種策略是始終把動(dòng)態(tài)存儲器 (RAM) 保持在運行模式，即使在點(diǎn)火關(guān)斷狀態(tài)下也不例外。

汽車(chē)中使用的 DDR3 存儲器采用一個(gè) 1.5V 電源軌運作，具有 2A 以上的峰值負載電流 (為盡量減少熱耗散，最好利用一個(gè)高效率 DC/DC 轉換器)。在這些應用中，當汽車(chē)不處于運行狀態(tài)時(shí)，輕負載效率對于維持電池壽命同樣是重要的。在待機時(shí)，DDR 存儲器可從 1.5V 電源軌消耗 1mA~10mA 的電流，但是，當汽車(chē)長(cháng)時(shí)間停駛時(shí)從電池吸收 10mA 電流是不能接受的。

在輸入和輸出電流相等的場(chǎng)合中，該限制條件排除了使用線(xiàn)性穩壓器的可能。另一方面，開(kāi)關(guān)降壓型穩壓器吸收的輸入電流小于負載電流 (與降壓比成比例)：

式中的 η 為效率因數 (0 至 1)。

如圖 1 所示，LT8610AB 同步降壓型穩壓器在 1mA 負載條件下實(shí)現了大約 83% 的效率。當電池電壓為 12V 且負載電流為 1mA (在1.5V) 時(shí)，輸入電流的計算值僅為 151μA。

圖 1：LT8610AB 效率與負載的關(guān)系

從汽車(chē)電池至 1.5V DDR 存儲器的直接 DC/DC 轉換

LT8610A 和 LT8610AB 是單片式、同步降壓型穩壓器，專(zhuān)為汽車(chē)系統而特別設計。它們可提供 3.5A 電流，而靜態(tài)電流消耗則僅為 2.5μA。圍繞這兩款器件來(lái)設計電路十分容易。無(wú)需額外的半導體元器件，它們可以使用廉價(jià)的陶瓷電容器，而且所采用的 MSOP 封裝具有易于焊接和檢查的引腳。由于其典型最小導通時(shí)間為 30ns (保證最大值為 45ns)，因此可設計具有大降壓比的緊湊、高開(kāi)關(guān)頻率降壓型穩壓器。圖 2 示出了一種可在 1.5V 電壓下提供 3.5A 電流的應用電路。工作頻率為 475kHz，以?xún)?yōu)化效率并保持低于 AM 無(wú)線(xiàn)電頻段。

這兩款器件均擁有針對汽車(chē)環(huán)境的卓越容錯性能。42V 的最大輸入可應對負載突降。堅固的開(kāi)關(guān)設計和高速電流比較器可在輸出短路期間對器件提供保護。最小輸入為 3.4V (最壞情況值)，最大占空比高于 99%，壓差電壓在 1A 電流下的典型值為 200mV，所有這些使得輸出在整個(gè)冷車(chē)發(fā)動(dòng)期間均處于調節狀態(tài)。典型的最小輸入電壓曲線(xiàn)繪制于圖 3。

圖 2：該 LT8610A 或 LT8610AB 降壓轉換器電路可接受汽車(chē)電池，并產(chǎn)生 1.5V/3.5A 輸出。低靜態(tài)電流和同步整流在整個(gè)負載范圍內實(shí)現了高效率。

圖 3：在冷車(chē)發(fā)動(dòng)或汽車(chē)啟-停過(guò)程中將存儲器保持于運行狀態(tài)。在 25oC 時(shí)，LT8610A 和 LT8610AB 可在低至 2.9V的典型最小輸入電壓 (整個(gè)溫度范圍內的保證最大值為 3.4V) 條件下運作。

利用低紋波突發(fā)模式操作和極小的靜態(tài)電流來(lái)節省電池電量

LT8610A 和 LT8610AB 專(zhuān)為最大限度地降低整個(gè)負載范圍內的輸出電壓紋波設計。在輕負載時(shí)，它們通過(guò)降低其工作頻率和進(jìn)入突發(fā)模式 (Burst Mode?) 操作來(lái)保持效率。即使在非常低的負載條件下亦能維持快速瞬態(tài)響應。此項特性與 2.5μA 的非常低靜態(tài)電流相組合，這意味著(zhù)：即便在負載僅為幾個(gè) μA 的情況下，LT8610A 和 LT8610AB 的效率也要高于靜態(tài)電流為零的線(xiàn)性穩壓器。對于那些必須避免低頻運作的系統，可以通過(guò)給 SYNC 引腳施加一個(gè)邏輯高電平信號或時(shí)鐘信號來(lái)關(guān)斷突發(fā)模式操作。LT8610A 和 LT8610AB之間的差異是，后者在輕負載時(shí)具有較高的效率。對于給定的負載，這是通過(guò)采用一個(gè)增加的突發(fā)模式電流限值 (因而允許在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中輸送更多的能量) 和降低開(kāi)關(guān)頻率實(shí)現的。由于接通和關(guān)斷 MOSFET 需要固定的能量值，因此降低開(kāi)關(guān)頻率可減少柵極電荷損失并提高效率。

圖 4 示出了 LT8610A 和 LT8610AB 的效率差異。當負載介于 1mA 和 100mA 之間時(shí)，相比于 LT8610A，LT8610AB 可將效率提高 10% 以上。突發(fā)模式電流限值的增大意味著(zhù)每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中提供的能量更多，而作為折衷，需要采用更大的輸出電容以保持低的輸出電壓紋波。圖 5 比較了 LT8610A 和 LT8610AB 的“輸出紋波與輸出電容的函數關(guān)系”(針對兩種電感值和 10mA 負載)。

圖 4：與 LT8610A 相比，LT8610AB 突發(fā)模式電流限值的增大使得輕負載時(shí)的效率大幅提升。