Мощный импульсный блок питания. Мощные импульсные блоки питания для систем ADAS: расчеты и рекомендации по разработке

Как рассчитать мощный импульсный блок питания для систем ADAS. Какие микросхемы лучше использовать для создания высокоэффективных источников питания с низким уровнем ЭМП. Как обеспечить высокий КПД и низкие помехи при работе на высоких частотах.

Особенности расчета мощных импульсных блоков питания для систем ADAS

Современные системы помощи водителю (ADAS) требуют все более мощных и эффективных источников питания. При разработке таких блоков питания необходимо учитывать следующие ключевые аспекты:

• Высокая выходная мощность — до 1000 Вт и более
• Компактные размеры при высокой удельной мощности
• Высокий КПД во всем диапазоне нагрузок
• Низкий уровень электромагнитных помех
• Надежная работа в жестких автомобильных условиях

Рассмотрим основные подходы к расчету и проектированию таких источников питания на примере современных специализированных микросхем.

Выбор топологии и ключевых компонентов

Для мощных автомобильных источников питания оптимальным выбором является понижающий преобразователь на основе синхронного выпрямителя. Это обеспечивает высокий КПД и компактность. В качестве ключевых компонентов рекомендуется использовать:

• Специализированные драйверы и контроллеры, например LT8638S или LT8648S от Analog Devices
• Силовые MOSFET с низким R_DS(on) и малым зарядом затвора
• Многослойные керамические конденсаторы с низким ESR
• Силовые индуктивности с низкими потерями в сердечнике и обмотке

Правильный выбор компонентов позволяет достичь КПД более 95% при выходной мощности 500-1000 Вт.

Расчет силовой части преобразователя

При расчете силовой части необходимо определить:

1. Требуемую индуктивность дросселя L:

L = (V_in — V_out) * V_out / (V_in * f * ΔI_L)

где V_in — входное напряжение, V_out — выходное напряжение, f — частота преобразования, ΔI

L — допустимые пульсации тока дросселя.

2. Действующий ток дросселя I_L(RMS):

I_L(RMS) = sqrt(I_out² + (ΔI_L²/12))

где I_out — выходной ток.

3. Емкость выходного конденсатора C_out:

C_out = ΔI_L / (8 * f * ΔV_out)

где ΔV_out — допустимые пульсации выходного напряжения.

Правильный расчет этих параметров обеспечивает стабильную работу преобразователя во всем диапазоне нагрузок.

Особенности работы на высоких частотах

Для уменьшения габаритов блока питания целесообразно повышать рабочую частоту преобразования до 1-2 МГц и выше. Однако при этом возникают следующие проблемы:

• Рост динамических потерь в силовых ключах
• Увеличение потерь в магнитных компонентах
• Рост уровня электромагнитных помех

Для их решения необходимо:

1. Использовать MOSFET с малым зарядом затвора и низкой выходной емкостью
2. Применять магнитные материалы с низкими потерями на высоких частотах, например МП140
3. Тщательно оптимизировать топологию печатной платы для снижения паразитных индуктивностей
4. Использовать технологию Silent Switcher для минимизации излучаемых помех

При правильном подходе удается сохранить высокий КПД даже на частотах 2 МГц и выше.

Снижение уровня электромагнитных помех

Для соответствия жестким автомобильным стандартам по ЭМС необходимо принимать специальные меры по снижению уровня помех:

1. Использовать технологию Silent Switcher с разнесением силовых цепей
2. Применять многослойную компоновку платы с выделенными слоями для силовых и сигнальных цепей
3. Использовать входные LC-фильтры для подавления кондуктивных помех
4. Применять синхронное выпрямление для снижения коммутационных выбросов
5. Использовать режим расширения спектра для «размазывания» помех по частоте

При комплексном применении этих мер удается обеспечить соответствие требованиям CISPR 25 Class 5 даже для мощных преобразователей.

Выбор оптимальной рабочей частоты

Выбор рабочей частоты преобразователя — это всегда компромисс между габаритами, КПД и уровнем ЭМП. Рассмотрим основные факторы, влияющие на выбор частоты:

• Габариты магнитных компонентов обратно пропорциональны частоте
• Динамические потери в ключах растут пропорционально частоте
• Уровень ЭМП увеличивается с ростом частоты

Для большинства автомобильных применений оптимальный диапазон частот составляет 400 кГц — 2 МГц. При этом на частоте 400 кГц достигается максимальный КПД, а на 2 МГц — минимальные габариты. Конкретное значение выбирается исходя из приоритетов конкретного применения.

Рекомендации по компоновке печатной платы

Правильная компоновка печатной платы критически важна для обеспечения высокой эффективности и низкого уровня ЭМП. Основные рекомендации:

1. Использовать минимум 4-слойную плату с выделенными слоями питания и земли
2. Разносить силовые цепи коммутации для минимизации площади контуров с большими dI/dt
3. Применять технологию Kelvin-подключения для измерительных цепей
4. Использовать множество переходных отверстий для снижения импеданса силовых цепей
5. Размещать входные и выходные конденсаторы максимально близко к силовым ключам

Такой подход позволяет минимизировать паразитные индуктивности и обеспечить чистые фронты переключения.

Заключение

Разработка мощных импульсных источников питания для систем ADAS требует комплексного подхода с учетом множества факторов. Использование современных специализированных микросхем и передовых схемотехнических решений позволяет создавать высокоэффективные и компактные преобразователи, соответствующие жестким автомобильным стандартам. При правильном проектировании удается достичь КПД более 95% при выходной мощности 500-1000 Вт и частоте преобразования до 2 МГц.

Мощный импульсный блок питания для УНЧ (2х50В, 12В)

Импульсные источники питания широко используются в современной радиоэлектронной аппаратуре. Вниманию читателей предлагается импульсный блок питания мощностью 800 Вт.

От описанных ранее он отличается применением в преобразователе полевых транзисторов и трансформатора с первичной обмоткой со средним выводом. Первое обеспечивает более высокий КПД и пониженный уровень высокочастотных помех, а второе — вдвое меньший ток через ключевые транзисторы и исключает необходимость в развязывающем трансформаторе в цепях их затворов.

Недостаток такого схемного решения — высокое напряжение на половинах первичной обмотки, что требует применения транзисторов с соответствующим допустимым напряжением.

Правда, в отличие от мостового преобразователя, в данном случае достаточно двух транзисторов вместо четырех, что немного упрощает конструкцию и повышает КПД устройства. В предлагаемом ИБП применен двухтактный преобразователь с трансформатором, первичная обмотка которого имеет средний вывод. Он имеет высокий КПД, низкий уровень пульсации и слабо излучает помехи в окружающее пространство. Автором он используется для питания двухканального умощненного варианта УМЗЧ.

Входное напряжение ИБП — 180…240 В, номинальное выходное напряжение (при входном 220 В) — 2×50 В, максимальная мощность нагрузки — 800 Вт, рабочая частота преобразователя — 90 кГц.

Принципиальная схема

Принципиальная схема ИБП изображена на рис. 1. Как видно, это преобразователь с внешним возбуждением без стабилизации выходного напряжения. На входе устройства включен высокочастотный фильтр C1, L1, С2, предотвращающий попадание помех в сеть.

Пройдя его, сетевое напряжение выпрямляется диодным мостом VD1…VD4, пульсации сглаживаются конденсатором C3. Выпрямленное постоянное напряжение (около 310 В) используется для питания высокочастотного преобразователя.

Устройство управления преобразователем выполнено на микросхемах DD1…DD3. Питается оно от отдельного стабилизированного источника, состоящего из понижающего трансформатора Т1, выпрямителя VD5 и стабилизатора напряжения на транзисторах VT1, VT2 и стабилитроне VD6. На элементах DD1.1, DD1.2 собран задающий генератор, вырабатывающий импульсы с частотой следования около 360 кГц.

Рис. 1. Принципиальная схема мощного импульсного блока питания для УНЧ (2х50В, 12В).

Далее следует делитель частоты на 4, выполненный на триггерах микросхемы DD2. С помощью элементов DD3.1, DD3.2 создаются дополнительные паузы между импульсами. Паузой является не что иное, как уровень логического 0 на выходах этих элементов, появляющийся при наличии уровня логической 1 на выходах элемента DD1.2 и триггеров DD2.1 и DD2.2.

Напряжение низкого уровня на выходе DD3.1 (DD3.2) блокирует DD1.3 (DD1.4) в «закрытом» состоянии (на выходе — уровень логической 1). Длительность паузы равна 1/3 от длительности импульса напряжений на выводах 1 DD3.1 и 13 DD3.2, чего вполне достаточно для закрывания ключевого транзистора.

С выходов элементов DD1.3 и DD1.4 окончательно сформированные импульсы поступают на транзисторные ключи (VT5, VT6), которые через резисторы RIO, R11 управляют затворами мощных полевых транзисторов VT9, VT10 (см. рис. 2).

Рис. 2. Графики работы.

Импульсы с прямого и инверсного выходов триггера DD2.2 поступают на входы устройства, выполненного на транзисторах VT3, VT4, VT7, VT8. Открываясь поочередно, VT3 и VT7, VT4 и VT8 создают условия для быстрой разрядки входных емкостей ключевых транзисторов VT9, VT10, т.е. их быстрого закрывания.

В цепи затворов транзисторов VT9 и VT10 включены резисторы относительно большого сопротивления R10 и R11. Вместе с емкостью затворов они образуют фильтры нижних частот, уменьшающие уровень гармоник при открывании ключей.

С этой же целью введены элементы VD9…VD12, R16, R17, С12, С13. В стоковые цепи транзисторов VT9, VT10 включена первичная обмотка трансформатора Т2. Выпрямители выходного напряжения выполнены по мостовой схеме на диодах VD13…VD20, что несколько уменьшает КПД устройства, но значительно (более чем в пять раз) снижает уровень пульсации на выходе ИБП.

Важно отметить, что форма колебаний, почти прямоугольная при максимальной нагрузке, плавно переходит в близкую к синусоидальной при уменьшении мощности до 10. ..20 Вт, что положительно сказывается на уровне шумов питаемого от этого блока УМЗЧ при малой громкости. Выпрямленное напряжение обмотки IV трансформатора Т2 используют для питания вентиляторов.

Детали

В устройстве применены конденсаторы К73-17 (С1, С2, С4), К50-17 (C3), МБМ (С12, С13), К73-16 (С14…С21, С24, С25), К50-35 (С5…С7), КМ (остальные). Вместо указанных на схеме допустимо применение микросхем серий К176, К564.

Диоды Д246 (VD1…VD4) заменимы на любые другие, рассчитанные на прямой ток не менее 5 А и обратное напряжение не менее 350 В (КД202К, КД202М, КД202Р, КД206Б, Д247Б), или диодный выпрямительный мост с такими же параметрами, диоды КД2997А (VD13…VD20) — на КД2997Б, КД2999Б, стабилитрон Д810 (VD6) — на Д814В.

В качестве VT1 можно использовать любые транзисторы серий КТ817, КТ819, в качестве VT2…VT4 и VT5, VT6 — соответственно, любые из серий КТ315, КТ503, КТ3102 и КТ361, КТ502, КТ3107, на месте VT9, VT10 — КП707В1, КП707Е1. Транзисторы КТ3102Ж (VT7, VT8) заменять не рекомендуется.

Трансформатор Т1 — ТС-10-1 или любой другой с напряжением вторичной обмотки 11…13 В при токе нагрузки не менее 150 мА. Катушку L1 сетевого фильтра наматывают на ферритовом (М2000НМ1) кольце типоразмера К31х18,5х7 проводом ПЭВ-1-1.0 (2×25 витков), трансформатор Т2 — на трех склеенных вместе кольцах из феррита той же марки, но типоразмера К45х28х12.

Обмотка I содержит 2×42 витка провода ПЭВ-2-1,0 (наматывают в два провода), обмотки II и III — по 7 витков (в пять проводов ПЭВ-2-0,8), обмотка IV — 2 витка ПЭВ-2-0,8. Между обмотками прокладывают три слоя изоляции из фторопластовой ленты.

Магнитопроводы дросселей L2, L3 — ферритовые (1500НМЗ) стержни диаметром 6 и длиной 25 мм (подстроечники от броневых сердечников Б48). Обмотки содержат по 12 витков провода ПЭВ-1-1,5. Транзисторы VT9, VT10 устанавливают на теплоотводах с вентиляторами, применяемых для охлаждения микропроцессоров Pentium (подойдут аналогичные узлы и от процессоров 486). Диоды VD13…VD20 закрепляют на теплоотводах с площадью поверхности около 200 см2.

При монтаже ИБП следует стремиться к тому, чтобы все соединения были возможно короче, а в силовой части использовать провод возможно большего сечения. ИБП желательно заключить в металлический экран и соединить его с выводом 0 В выхода источника, как показано на рис. 3.

Общий провод силовой части с экраном соединяться не должен. Поскольку ИБП не оснащен устройством защиты от короткого замыкания и перегрузки, в цепи питания необходимо включить предохранители на 10 А. В налаживании описанный ИБП практически не нуждается. Важно только правильно сфазировать половины первичной обмотки трансформатора Т2.

 

Рис. 3. Подключение экрана.

При исправных деталях и отсутствии ошибок в монтаже блок начинает работать сразу после включения в сеть. Если необходимо, частоту преобразователя подстраивают подбором резистора R3. Для повышения надежности ИБП желательно эксплуатировать его с УМЗЧ, в котором предусмотрена сквозная продувка вентилятором.

Первоисточник: неизвестен.

Мощный импульсный блок питания на IR2153

Мощный импульсный блок питания на IR2153

Схема блока питания

  Ещё одна схема мощного импульсного сетевого блока питания на микросхеме IR2153, обеспечивает выходную мощность до 1000 ватт. Блок питания предназначен для питания усилителей мощности звука.
   Схема базируется на микросхеме IR2153, это специализированная микросхема, предназначенная для использования в качестве драйвера управления полевыми и IGBT транзисторами в схемах преобразователей типа полумоста. Поэтому здесь не применяется стабилизация выходного напряжения, оно и не особо нужно для питания усилителей мощности звука. Проседание напряжения на выходной мощности 1000 ватт составляет около 9 вольт на оба плеча выхода. В схеме блока питания предусмотрено плавное включение, присутствует защита от короткого замыкания и от перенапряжения по входу.

Защита от короткого замыкания работает следующим образом. Резисторы R11 и R12 включены в качестве датчика тока и при коротком замыкании или перегрузке на резисторах R11 и R12 образуется падение напряжения достаточной величины для открывания маломощного тиристора Т1, который открываясь закорачивает питание микросхемы генератора на основную массу, таким образом на микросхему не поступает питающее напряжение и она прекращает работу. Питание поступает на тиристор через светодиод HL1, светодиод будет гореть и свидетельствовать о наличии перегрузки или короткого замыкания. Что бы вывести блок питания из защиты, нужно отключить его от сети и устранить причину короткого замыкания, затем дождаться пока погаснет светодиод HL1, только потом включить блок питания. Настроить защиту можно регулируя переменный многооборотный резистор R9. Транзисторы и выпрямительные диоды необходимо будет установить на теплоотвод, за неимением указанных на схеме транзисторов можно установить IRFP460, либо другой аналогичный. На схеме указан резистор R5 47 кОм по питанию микросхемы, его следует заменить  на 30 кОм 5 ватт, а лучше поставить 10 ваттный, это что бы при большой нагрузке хватило тока микросхеме IR2153, иначе она может уйти в защиту от недостатка тока, либо начнётся пульсирование выходного напряжения, что отразится на качестве звука. В качестве сердечника трансформатора выбран Ш-образный магнитопровод марки ETD49, который на рабочей частоте 56 кГц имеет мощность 1400 ватт, мы же будем использовать только 1000 из них. Первичная обмотка содержит 20 витков в пять жил в параллель проводом диаметра 0,63 мм, вторичная обмотка содержит 2х11 витков в 4 жилы проводом 0,63 диаметра. На выходе получим около 80 вольт двуполярного напряжения.
   При первом запуске блока питания обязательно установите в разрыв сетевого кабеля и ИБП лампочку 60 ватт. Если при первом включении лампочка не загорелась, это уже хорошо. При первом пуске может включиться защита от короткого замыкания и загорится светодиод HL1, так как электролиты большой емкости и в момент включения берут огромный ток, в случае если это произошло, то надо многооборотный резистор перекрутить по часовой стрелке до упора, а потом ждать пока погаснет светодиод  в выключенном состоянии и пробовать включать заново что бы удостовериться в работоспособности блока питания, а потом регулировать защиту. Если все правильно спаяли и использовали правильные номиналы деталей, устройство запустится. Далее, когда удостоверились, что блок питания включается и есть все напряжения на выходе, нужно установить порог срабатывания защиты. При настройке защиты обязательно нагрузите устройство между двумя плечами основной выходной обмотки  лампочкой 100 ватт. Когда при включении под нагрузкой (лампочка 100 ватт) загорается светодиод HL1, нужно понемногу крутить переменный многооборотный резистор R9 2.2 кОм против часовой стрелки пока не будет срабатывать защита при включении. Когда при включении будет загораться светодиод, нужно выключить и дождаться пока он погаснет и по понемногу подкручивая по часовой стрелке в выключенном состоянии и включая опять его пока не перестанет срабатывать защита, только нужно крутить понемногу например 1 оборот и не сразу на 5-10 оборотов, т.е. выключил подкрутил и включил, сработала защита — опять такая же процедура в несколько раз пока не достигнете нужного результата. Когда вы установите нужный порог, то в принципе блок питания готов к использованию и можно убрать лампочку по сетевому напряжению и пробовать нагрузить блок питания активной нагрузкой ну например ватт 500.На этом наладку можно считать законченной.

Следующее Предыдущее Главная страница

Как разработать более совершенные сильноточные импульсные источники питания для транспортных средств ADAS

к Ин Ченг Скачать PDF

Аннотация

Все автопроизводители совершенствуют свои системы ADAS, чтобы помочь водителям при вождении и парковке. Развивающиеся ADAS потребляют больше энергии, чем их предшественники. Следовательно, слаботочные импульсные регуляторы больше не могут удовлетворить эти растущие требования к мощности. В этой статье предлагаются два сильноточных монолитных коммутатора Silent Switcher 9. Понижающие регуляторы 0010®, LT8638S и LT8648S, как возможное решение. Представлены схемы применения обоих регуляторов. Результаты испытаний на эффективность, температуру и излучение показывают, что LT8638S и LT8648S являются идеальными кандидатами в источники питания для быстро развивающегося ADAS.

Введение

Усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS) все чаще используются в современных автомобилях. Они повышают безопасность водителя и дорожного движения за счет сведения к минимуму человеческих ошибок. Ранний ADAS включал только одну функцию автоматической помощи водителю, такую ​​​​как адаптивный круиз-контроль с использованием одного радиолокационного датчика. Теперь к автомобильным транспортным средствам добавляются дополнительные функции ADAS, такие как автоматическая аварийная парковка, слепой спортивный мониторинг, предупреждение и предотвращение транспортного средства/пешехода, предупреждение о выходе из полосы движения и помощь и т. д. Эволюция ADAS означает, что этим новым транспортным средствам требуется больше энергии. чем когда-либо прежде, благодаря увеличению количества датчиков и камер, мощной обработке и вычислениям данных в реальном времени, а также сверхвысокой скорости связи. Например, система ADAS на кристалле (SoC) первого поколения, такая как Mobileye EyeQ в 2008 году, потребляла всего от 2 до ~ 3 Вт. Недавно выпущенные SoC ADAS, такие как NVIDIA 9.0010 ® Xavier™, потребляют от 20 Вт до ~30 Вт и более благодаря своим мощным возможностям обработки данных и вычислений. Питание ADAS осуществляется от батареи 12 В. Сначала оно преобразуется в промежуточную шину питания 5 В или 3,3 В, а затем преобразуется в различные низкие напряжения, которые требуются для ядра SoC, интерфейсов, периферийных устройств и так далее. Поскольку энергопотребление SoC ADAS увеличивается, преобразователь промежуточного рельса должен иметь возможность выводить 10 А или более для удовлетворения этого требования.

Традиционным решением для разработки сильноточного промежуточного источника питания является использование понижающих контроллеров. Однако общий размер решения этого метода велик из-за необходимости использования внешних полевых МОП-транзисторов. Поэтому сложно разместить решение для питания контроллера в ограниченном пространстве, что является обычной ситуацией для применения ADAS в автомобилестроении. Еще одной проблемой импульсных источников питания в транспортных средствах является электромагнитное излучение. Разработчикам источников питания необходимо решить проблемы, связанные со строгими ограничениями излучаемого и кондуктивного электромагнитного излучения, которые являются обязательными в автомобильной промышленности. С увеличением энергопотребления эти критерии электромагнитного излучения становятся все более трудными для соблюдения. Чтобы соответствовать ограничениям по мощности, размеру и электромагнитному излучению, Analog Devices разработала два сильноточных монолитных стабилизатора Silent Switcher на 42 В: LT8638S и LT8648S.

Компактное решение с пиковой мощностью 10 А/12 А с использованием LT8638S

LT8638S представляет собой одноканальный понижающий стабилизатор на 42 В, 10 А, который включает в себя все схемы управления и полевые МОП-транзисторы в корпусе LQFN размером 4 мм × 5 мм. Его выходной ток может кратковременно до 12 А. LT8638S — идеальный кандидат на компактную промежуточную шину питания на 10 А. На рис. 1 показана типичная схема LT8638S 5 В/10 А. Частота переключения регулятора LT8638S регулируется от 200 кГц до 3 МГц. В таблице 1 перечислены основные компоненты для схемы LT8638S 400 кГц и схемы LT8638S 2 МГц. На рис. 2 показан КПД и нагрев LT8638S на демонстрационной плате DC29.29А, на частотах 400 кГц и 2 МГц соответственно.

Рис. 1. Источник питания 5 В/10 А с использованием LT8638S.

Рис. 2. КПД и повышение температуры контуров, показанных на рис. 1.

Таблица 1. Компоненты для Рисунка 1 Схемы

Частота переключения	400 кГц	2 МГц
L1	3,3 мкГн (10 мм × 11,3 мм × 10 мм)	0,56 мкГн (6,36 мм × 6,56 мм × 6,1 мм
С ВЫХОД	47 мкФ × 3	47 мкФ × 1
Рт	105 кОм	16,9 кОм
Рк	9,31 кОм	13,7 кОм
Копия	820 пФ	220 пФ
C ПЛ	33 пФ	10 пФ

При сравнении схемы LT8638S 400 кГц со схемой LT8638S 2 МГц площадь дросселя для 400 кГц в 2,5 раза больше, чем для катушки 2 МГц, а выходной конденсатор для 400 кГц в 3 раза больше выходного конденсатора 2 МГц. Таким образом, для приложений, чувствительных к размеру и стоимости, предпочтительна частота переключения 2 МГц. Основными проблемами, которые мешают инженерам-проектировщикам источников питания использовать частоту 2 МГц, являются КПД и тепловые характеристики, поскольку коммутационные потери могут значительно возрасти при высокой частоте коммутации. LT8638S развеивает эти опасения минимизируя коммутационные потери с быстрыми фронтами переключения, как показано на рис. 3. На рис. 2 повышение температуры LT8638S составляет всего 60°C при выходной мощности 50 Вт при Частота переключения 2 МГц. Разница эффективности между 2 МГц и 400 кГц находится в пределах 1,5% при нагрузке 10 А.

Рис. 3. Фронты переключения LT8638S при входном напряжении 12 В и нагрузке 10 А.

Быстрые фронты переключения хороши для эффективности при высокой частоте переключения, но могут ухудшить электромагнитное излучение. LT8638S оснащен Архитектура бесшумного коммутатора, позволяющая работать как с быстрыми фронтами коммутатора, так и со значительно низким уровнем электромагнитных помех при гораздо меньшем размере решения. На рис. 4 показан схема со сверхнизкими электромагнитными помехами 2 МГц LT8638S. Для достижения наилучших характеристик электромагнитных помех регулятор работает в режиме расширенного спектра путем подключения контакта SYNC/MODE. с ИНТВ _CC штифт. На рис. 5 показаны излучения LT8638S схемы, изображенной на рис. 4, с испытательной установкой, определенной в стандарте CISPR 25. Красные линии обозначают CISPR 25, класс 5. пределы, которые являются наиболее строгими требованиями к выбросам в автомобильной промышленности. С очень небольшим количеством дополнительных компонентов, формирующих входной фильтр, как показано на рис. 4, LT8638S может соответствовать строгим пиковым и средним ограничениям стандарта CISPR 25 Class 5.

Рис. 4. Схема LT8638S со сверхнизкими электромагнитными помехами.

Рис. 5. Излучаемые и кондуктивные электромагнитные помехи схемы на рис. 4 (12 В на входе — 3,3 В на выходе при 10 А).

Мощное монолитное силовое решение с высоким током, использующее LT8648S

Для сложной системы ADAS требуется более одной SoC, а также несколько камер и датчиков. Например, ADAS без помощи рук может включать в себя несколько энергоемких чипы и до 11 камер. LT8648S имеет более высокий выходной ток, чем LT8638S. Он подходит для промежуточной шины питания, необходимой для этих сложных ADAS. В монолитном понижающем стабилизаторе 42 В, 15 А выходной ток и уровень мощности LT8648S близки к решению регулятора мощности с использованием внешних полевых МОП-транзисторов. Его текущие возможности могут быть дополнительно расширены за счет параллельного соединения нескольких LT8648S.

На рис. 6 показаны схемы 3,3 В/25 А, 2 МГц с использованием двух параллельно подключенных устройств LT8648S. Два регулятора LT8648S имеют общие вход и выход. Выводы EN/UV и SS соединены, чтобы обеспечить одновременный запуск двух регуляторов с одинаковой скоростью нарастания. LT8648S использует режим управления пиковым током, что делает выходное напряжение усилителя ошибки V _C коррелированным с током нагрузки. Соединив выводы V _{, C} и FB, два параллельных LT8648S могут обеспечить хорошую балансировку тока без необходимости в дополнительной схеме. Контакт CLKOUT U1 LT8648S подключен к выводу SYNC/MODE U2 LT8648S. При таком соединении два регулятора LT8648S синхронизируются с фазовым сдвигом 180°.

Рис. 6. Приложение 2 МГц 3,3 В/25 А с использованием двух параллельно подключенных LT8648S.

На рис. 7 показан КПД и повышение температуры схемы, изображенной на рис. 6. U1 и U2 имеют практически одинаковую температуру, что говорит о хорошей балансировке токов в это параллельное приложение. Высокая частота переключения и внешняя компенсация обеспечивают быструю переходную характеристику. На рис. 8 показана переходная характеристика схемы, показанной на рис. 6, при нагрузке.

Рисунок 7. Эффективность и повышение температуры схемы, показанной на рисунке 6.

Рисунок 8. Переходная характеристика нагрузки от 10 до 20 А цепи, показанной на рисунке 6.

Заключение

В этой статье представлены два сильноточных монолитных стабилизатора Silent Switcher 42 В, LT8638S и LT8648S. Их высокая эффективность и сверхнизкий уровень выбросов снижают тепловые и электромагнитные помехи в суровых автомобильных условиях. LT8638S и LT8648S со встроенными полевыми МОП-транзисторами представляют собой компактное решение для сильноточных промежуточных источников питания, необходимых для быстрорастущего автомобильного ADAS.

Автор

Ин Чэн

Йинг Ченг (Ying Cheng) — штатный инженер по приложениям для продуктов питания в бизнес-группе Industrial and Multimarkets компании Analog Devices в Санта-Кларе, Калифорния. Работает в ADI с 2010 года. В настоящее время занимается поддержкой приложений для неизолированных монолитных понижающих преобразователей. Интересы Ying Cheng в области управления питанием включают высокоэффективные преобразователи мощности и регуляторы мощности с высокой эффективностью, высокой плотностью мощности и низким уровнем электромагнитных помех для автомобильных, телекоммуникационных, медицинских и промышленных приложений. Она получила B.S.E.E. и М.С. степени Шанхайского университета Цзяо Тонг, Китай, и получил докторскую степень. степень в области электротехники Университета науки и технологий Миссури (бывший Университет Миссури-Ролла), Ролла, Миссури. С ней можно связаться по адресу [email protected].

Линейный и импульсный источник питания

Существует две основные конструкции источников питания постоянного тока: линейные источники питания постоянного тока и импульсные источники питания постоянного тока. Традиционные линейные источники питания, как правило, тяжелые, прочные и имеют низкий уровень шума на низких и высоких частотах. По этой причине они в основном подходят для приложений с низким энергопотреблением, где вес не представляет проблемы, и приложений, требующих очень низких пульсаций и шума. Импульсные блоки питания намного легче, более энергоэффективны, долговечны и имеют ограниченный высокочастотный шум (хотя шум можно отфильтровать с помощью хорошей конструкции). По этой причине импульсные источники питания не подходят для высокочастотных аудио приложений, но отлично подходят для приложений с высокой мощностью и практически для любых приложений в научных и промышленных условиях. Кроме того, эти два типа в значительной степени взаимозаменяемы для различных приложений, и их изготовление стоит примерно одинаково. Импульсные источники питания в настоящее время используются более широко, чем линейные источники питания. Мы видели, как некоторые интернет-продавцы заявляли, что импульсные источники питания не подходят для гальванического покрытия или ионизации, но это вводит в заблуждение и не соответствует действительности.

Линейные источники питания постоянного тока.

Линейные источники питания постоянного тока были основой преобразования энергии до конца 1970-х годов. С развитием технологии импульсных источников питания линейные источники питания сегодня менее популярны, но по-прежнему незаменимы в приложениях, требующих очень низких пульсаций и шума. В линейном источнике питания используется большой трансформатор для снижения напряжения от сети переменного тока до гораздо более низкого напряжения переменного тока, а затем используется ряд схем выпрямителя и процесс фильтрации для получения очень чистого постоянного напряжения. Это низкое напряжение постоянного тока затем регулируется до желаемого уровня путем снижения разности напряжений на транзисторе или ИС (шунтовом регуляторе). Типичные области применения линейных источников питания постоянного тока включают, но не ограничиваются:

• студийный микшер/усилитель звука

• малошумящие усилители

• обработка сигналов

• сбор данных, включая датчики, мультиплексоры, аналого-цифровые преобразователи и схемы выборки и хранения.

• автоматическое испытательное оборудование

• лабораторное испытательное оборудование

• цепи управления

• везде, где требуется отличное регулирование и/или низкая пульсация

В течение трех десятилетий компания Mastech производит регулируемые линейные источники питания с исключительно низкими пульсациями и шумом по низкой цене по сравнению с известными брендами. Наш успех привлек множество подражателей с похожими продуктами. За последние три года мы внедрили новые конструкции, которые выводят надежность и отказоустойчивость линейных источников питания постоянного тока на новый уровень. После трех лет испытаний мы рады подтвердить, что новая линейка линейных источников питания постоянного тока Volteq оправдала все наши ожидания в отношении регулирования напряжения и тока, шума и надежности и является предпочтительным линейным источником питания постоянного тока для большинство наших клиентов.

Если у вас есть звуковое приложение, вам следует придерживаться оригинальной конструкции линейных источников питания постоянного тока Mastech для работы без вентилятора.

Для всех других применений мы рекомендуем линейные источники питания постоянного тока Volteq из-за повышенной надежности благодаря защите от перенапряжения и обратного напряжения.

Нужна помощь в поиске нужного продукта? Ознакомьтесь с продуктами ниже или нашим Руководство по выбору .

Импульсные источники питания постоянного тока

Импульсные источники питания постоянного тока были впервые представлены в конце 1970-х годов. Сегодня они являются наиболее популярной формой источников питания постоянного тока на рынке благодаря их исключительной энергоэффективности и отличной общей производительности. Импульсный источник питания постоянного тока (также известный как импульсный источник питания) регулирует выходное напряжение с помощью процесса, называемого широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Процесс ШИМ генерирует некоторый высокочастотный шум, но позволяет создавать импульсные источники питания с очень высокой энергоэффективностью и малым форм-фактором. Импульсный источник питания с хорошей конструкцией может иметь отличную стабилизацию нагрузки и сети. Типичные области применения импульсных источников питания постоянного тока включают:

• общего назначения, включая НИОКР, производство и испытания
• применение с большой мощностью/сильным током
• системы связи, мобильные станции, сетевое оборудование и т. д.
• гальваника, анодирование, гальванопластика, электрофорез и т. д.
• Зарядка и выравнивание заряда литий-ионных аккумуляторов, морских и автомобильных аккумуляторов
• электролиз, обработка отходов, генератор водорода, применение топливных элементов и т. д. 
• Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиационное и морское оборудование и т. д.

В течение трех десятилетий компания Mastech производит регулируемые импульсные источники питания с наименьшим уровнем шума и пульсаций в отрасли. Наши импульсные источники питания широко используются в научно-исследовательской и лабораторной среде из-за их исключительных шумовых характеристик. Выбор конструкции для минимизации шума имеет некоторые недостатки: более медленный отклик и большая чувствительность к обратной ЭДС от нагрузки. В результате импульсные блоки питания Mastech имеют не подходит  для зарядки аккумуляторов, анодирования, применения светодиодов, гальванопокрытия (использование в качестве выпрямителей для покрытия) и анодирования, электролиза, гальванопластики, производства водорода и любых электрохимических применений.