作者：意法半導體
A7987是我們首款具有單片架構和可調電流限制的汽車級 61 V / 3 A降壓轉換器。 它的高輸入電壓范圍，從 4.5 V 到 61 V，意味著它可以與 12 V 或 24 V 電池一起工作，因此適用于各種車輛，而其 3 A 異步輸出電流將使其能夠集成車身控制模塊作為以及其他通用系統。在其眾多優勢中，A7987 可以提供非常接近輸入電壓的輸出電壓，并且由于各種保護機制，還可以提供出色的性能和出色的穩健性。它是一種特別靈活的設備，部分歸功于智能引導機制。因此，讓我們深入了解解釋該設備性能的架構中一些最原始的方面。
降壓轉換器
在傳統的異步降壓轉換器中，高邊 MOSFET 開啟，電流從輸入引腳流向電感（線圈）。為了輸出較低的電壓，降壓轉換器將關閉高端，這將輸入電壓降低到零，但同時也導致電感器對負責調節負載的輸出電容器充電。為確保電容器保持充電狀態，高端再次開啟一段時間，從而重新啟動循環。此外，為了提高效率和縮小芯片尺寸，A7987 使用 N 溝道 MOSFET 作為高端開關。然而，由于驅動它需要高柵極電壓，因此該組件還必須集成一個用作升壓轉換器的自舉電路。
更智能的降壓轉換器：12 µs 后關閉高端
A7987的框圖
A7987 的第一個顯著特點是它能夠輸出接近輸入電壓的電壓，這要歸功于智能自舉管理系統。工業或商用車輛的輸入電壓非常不穩定。速度、振動、溫度、電磁干擾和許多其他環境因素都會導致它發生顯著變化。電壓可能下降得如此之多，以至于它可能接近（如果不低于）所需的輸出電壓，這對于降壓轉換器來說是一個問題�？纯唇祲恨D換器的傳統操作，人們可能會認為保持高端始終開啟是一種解決方案。問題在于它會阻止驅動高端 N 溝道 MOSFET 的自舉電路的電容器充電。因此，始終保持開啟是不可能的。
為了解決這個問題，A7987 包含一個特殊的監視操作的看門狗。當輸出功率低到高邊長時間保持開啟時，看門狗開始倒計時。如果高端開啟 12 µs （TONMAX），系統將強制關閉 1 微秒，從而為自舉電容充電，然后再次開啟。該周期足夠長，可以為電容器充電，也足夠短，以確保當輸入電壓下降到臨界低電平時，輸出電壓可以保持接近輸入電壓。
更智能的降壓轉換器：3 ms 后開啟高端
同樣，得益于另一個控制系統，A7987 的出色低靜態電流值也成為可能。 該器件的異步架構使其能夠在處理輕載或空載時調節其開關頻率以提高其電氣效率，這意味著低側 MOSFET 可以保持更長的關斷時間。此外，由于異步降壓轉換器中的低側開關是二極管，它與電感器之間的電流只能沿一個方向流動。因此，當輸出負載電流顯著下降且 MOSFET 保持關閉狀態時，A7987 進入非連續導通模式，這意味著電感器上的電流在下一個開關周期之前保持為零。然而，由于在輕負載期間不需要快速對電感充電，高端 MOSFET 也會保持更長的關斷時間。但是，關閉時間過長可能會阻止自舉電容器重新充電，從而妨礙正常操作。
A7987 包含第二個看門狗，用于監控高端 MOSFET 的關斷時間。如果關閉時間超過 3 ms，則該器件使用位于 OUT 和 GND 之間的小型低端 MOSFET 對輸出電容器放電。設備內的控制系統檢測到它并為自舉電容器充電，以確保電流從 Vin 流向降壓轉換器的各個元件。
A7987：靈活的降壓轉換器
A7987 采用正降壓-升壓拓撲
由于其現代架構，A7987 特別靈活。除了調整電流限制的能力之外，軟啟動延遲還可以降低電容器充電時發生的最大峰值和浪涌電流，如果不加以控制，會嚴重影響性能。該器件的延展性還擴展到它能夠將器件集成到比標準降壓拓撲更多的拓撲中。例如，我們的數據表顯示了如何將其集成到正或負降壓-升壓拓撲中。前者需要一個功率 MOSFET 和一個肖特基二極管，而后者不需要任何額外的組件。該說明詳細介紹了比率和散熱注意事項，以幫助設計人員并確保他們從設備中獲得最佳性能。
這種靈活性和可編程性還意味著設計人員可以選擇其他規格接近應用特性的組件，而不是使用具有很大余量的器件。例如，如果 A7987 發現自己處于需要 1 A 電流的電路中，工程師就不需要使用額定值高四倍的電感器。因此，更容易提出更簡單的設計和更低的物料清單。希望嘗試的工程師可以使用STEVAL-ISA207V1，這將使他們能夠試驗其智能自舉系統以及其他功能，例如其 SYNCH 引腳能夠同步多達五個從設備，同時防止跳動噪聲，這是一項關鍵要求適用于信息娛樂等對噪聲敏感的應用。 |
