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Batterielaufzeiten verlängern

Hochvolt-ICs ersetzen Überspannungsschutz im Fahrzeug

21. November 2016, 13:24 Uhr | Von Bruce Haug

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Burst-Mode-Betrieb

Der LTC3895 lässt sich für einen effizienten Burst Mode, für den Pulse Skipping Mode mit konstanter Frequenz oder für den Continuous Conduction Mode bei kleinen Lastströmen konfigurieren. Im Burst Mode und bei leichten Lasten erzeugt der Regler einige Impulse, um den Ausgangskondensator vollständig zu laden. Dann wird der Regler abgeschaltet und geht in einen Sleep Mode, bei dem die meisten internen Schaltkreise abgeschaltet werden. Der Ausgangskondensator liefert den Laststrom, und wenn die Spannung über dem Ausgangskondensator unter einen programmierten Pegel fällt, startet der Regler wieder und liefert mehr Strom, um die Ladeendspannung zu erreichen. Durch das Abschalten von internen Schaltungsfunktionen wird der Ruhestrom stark reduziert, was die Batterielaufzeit in Always-on-Systemen verlängert, wenn das System abgeschaltet ist.
Überspannungsstopper

Zusätzlich zu seinem Einsatz als Hochspannungs-Step-down-DC/DC-Controller kann das IC auch in hocheffizienten Überspannungsstopper- oder -begrenzer-Applikationen eingesetzt werden – zum Beispiel dort, wo die Ladespannung für eine 12-V-Bleibatterie auf 12 V festgelegt werden muss. In dieser Konfiguration ist der Top-MOSFET kontinuierlich an.

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Der LTC3895 schaltet dann nur für eine bestimmte Zeit in der Startphase oder bei einer Eingangsüberspannung sowie bei Kurzschluss am Ausgang. Übersteigt diese Zeit die am OVLO-Pin programmierte Zeit, schaltet der LTC3895 ab und schützt sich so vor Überhitzung. Diese Zeitspanne lässt sich zwischen ein paar Mikro- und einigen Sekunden programmieren, bevor das IC abschaltet.

MOSFET -Treiber und Effizienz

Der LTC3895 beinhaltet einen 1,1-Ω-N-Kanal-MOSFET-Gate-Treiber, der die Transitionszeiten und die Schaltverluste minimiert. Die Gate-Treiber-Spannung kann von 5 bis 10 V programmiert werden. Das ermöglicht den Einsatz von Logik- oder Standardpegel-N-Kanal-MOSFETs, um die Effizienz zu maximieren. Durch den hohen Treiberstrom ist die Ansteuerung von mehreren parallel geschalteten MOSFETs in Hochstromapplikationen möglich.

Bild 2 zeigt die Wirkungsgradkurve des LTC3892 in einer Schaltung mit 24 bzw. 48 V Eingang. Wie zu sehen ist, hat der 8,5-V-Ausgang eine hohe Effizienz von bis zu 98 Prozent. Bei 3,3 V sind es auch noch über 90 Prozent Wirkungsgrad. Zusätzlich bietet diese Schaltung durch den Burst Mode über 75 Prozent Wirkungsgrad bei 1 mA Last an jedem Ausgang.

Schnelles Ansprechen auf Transienten

Beim Baustein erfolgt die Spannungsrückkopplung mit einem schnellen Operationsverstärker mit 25 MHz Bandbreite. Dieser Breitbandverstärker ermöglicht zusammen mit der hohen Schaltfrequenz und dem kleinen Induktor eine hohe Übergangsfrequenz. Somit kann das Kompensationsnetzwerk auf schnelle Lasttransient optimiert werden. Bild 3 zeigt das Transientenverhalten bei einem 2-A-Lastsprung am 12 V-Ausgang mit einer Abweichung von weniger als 100 mV vom Nominalwert und einer Erholungszeit von 200 µs.

Der Autor

Bruce Haug
studierte Elektrotechnik an der San Jose State University. 2006 trat er als Produkt-Marketing-Ingenieur bei Linear Technology ein. Haug ist derzeit als Senior-Produktmarketing-Ingenieur für die Bereiche Leistungs-ICs inklusive DC/DC-Con¬troller sowie digitale und isolierte Leistungsbausteine im Unternehmen tätig. Vorherige Karrierestationen waren Cherokee International, Digital Power und Ford Aerospace.

Bruce Haug

studierte Elektrotechnik an der San Jose State University. 2006 trat er als Produkt-Marketing-Ingenieur bei Linear Technology ein. Haug ist derzeit als Senior-Produktmarketing-Ingenieur für die Bereiche Leistungs-ICs inklusive DC/DC-Con¬troller sowie digitale und isolierte Leistungsbausteine im Unternehmen tätig. Vorherige Karrierestationen waren Cherokee International, Digital Power und Ford Aerospace.