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立锜科技最近正在發(fā)布一系列適合車輛應(yīng)用的 Buck 產(chǎn)品，分別是 42V 的 RT634x 系列和 60V 的 RT636x 系列，兩個系列的命名方式完全相同，型號中的 x 從 0 到 5 排列，對應(yīng)的負(fù)載能力也從 0.5A 排列到了 5A。
這兩個系列的器件都選用了 PSOP-8 封裝，并有 WDFN-10SL 3x3 或 WDFN-10L 4x4 二者之一可以提供。凡采用相同封裝的器件都可以直接替換，替換所導(dǎo)致的結(jié)果僅僅是最高工作電壓或是負(fù)載能力的變化，其他特性完全相同，所以我們的介紹只需要從中選擇一個代表就可以了。
在立锜科技的產(chǎn)品型號定義中，G 表示該產(chǎn)品使用的是綠色封裝，是符合 RoHS 規(guī)范、完全不含鹵素的產(chǎn)品；SP 表示帶有裸露式散熱焊盤的 SOP-8 封裝，這個焊盤位于封裝的底部，可以和 PCB 上的銅箔焊接在一起，以最低的熱阻將內(nèi)核在工作中生成的熱量傳遞出去，避免出現(xiàn)內(nèi)核過熱的狀況；QW 代表的是 DFN 或 QFN 封裝，這種封裝已經(jīng)面世十幾年，是一種熱性能非常好的無引腳封裝，使用中的空間占用很少，在功率器件中應(yīng)用得非常普遍。
RT6341 使用的 SOP-8 封裝只有 8 只引腳，要比它用的 DFN 封裝少兩只腳，所以在功能上就少了兩個，一個是可調(diào)的軟啟動，一個是 Power Good 指示，使用上會受限，但是它簡單，手工處理也很容易，在使用中還是有很多好處的，用戶可以根據(jù)自己的需要做取舍。
RT6341 在啟動期間的工作電壓范圍是 4.5V~42V，啟動完成以后的工作電壓范圍是 4V~42V，完全滿足 12V 車輛應(yīng)用環(huán)境的需求，即使電池總線電壓在車輛啟動期間被拉到很低，或是在重負(fù)載從總線上斷開以后出現(xiàn)了高電壓，這個可使用工作電壓范圍也完全符合要求。由于采用 24V 電池的車輛上可能出現(xiàn)的峰值電壓更高，遇到這種狀況的用戶可以選擇工作電壓范圍更寬的 RT636x 系列器件。
RT6341 的功率電路是非同步的，內(nèi)部集成了 MOSFET 上橋開關(guān)，因為其控制架構(gòu)為峰值電流模式，該開關(guān)會在內(nèi)部時鐘信號的前沿被打開，容許來自輸入端的電流經(jīng)過它流入電感和輸出端并逐漸升高，這個電流會被監(jiān)測著并由此生成一個信號以用于和 COMP 端的補償信號進行比較，當(dāng)它高于 COMP 端的電壓時便會將上橋開關(guān)關(guān)斷，此后的電感電流就得通過外加的續(xù)流二極管繼續(xù)流動并逐漸降低。在這里，COMP 端的電壓是由誤差放大器將用電阻分壓器取得的反饋電壓和內(nèi)部參考電壓比較后所得的差轉(zhuǎn)換為電流以后在補償電路里形成的，它會隨著輸出電壓的變化而變化，因而能夠?qū)崿F(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，并且可以通過改變補償電路參數(shù)而對其調(diào)節(jié)特性進行調(diào)控，實現(xiàn)用戶自己需要的瞬態(tài)響應(yīng)特性。
由于上橋開關(guān)里流過的電流隨時都被監(jiān)控著，這也給過流保護留下了實施的空間，當(dāng)這一電流超過預(yù)設(shè)的閾值時即可即時將上橋關(guān)斷，由于過載、輸出短路、電感飽和等問題所可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果就可以被預(yù)防。由于過流保護的實施，過載、輸出短路和電感飽和等現(xiàn)象都會造成輸出電壓的下降，RT6341 還采用了打嗝模式的輸出欠壓保護措施，它會在發(fā)現(xiàn)反饋電壓低于參考電壓的 50% 時將上橋開關(guān)關(guān)閉并進入關(guān)機模式，此后即開始對軟啟動電容里的儲能進行放電處理，直至其電壓低于 54mV 以后再開始一次新的啟動過程來嘗試恢復(fù)其正常的輸出，而這一結(jié)果只能在造成輸出欠壓的故障已經(jīng)消除了以后才能實現(xiàn)。由于關(guān)機模式下的輸入功率幾乎為零，啟動過程又是受到軟啟動設(shè)計的控制的，輸入功率也不會很大，此后又會重新進入關(guān)機模式并重復(fù)上述過程，所以打嗝模式的輸出欠壓保護方式可以在功率消耗很低的情況下盡力去恢復(fù)正常工作狀態(tài)。
軟啟動的主要價值是避免出現(xiàn)輸入端的電流沖擊，這是通過對啟動過程的參考電壓的控制來實現(xiàn)的。使用 DFN 封裝的 RT6341 含有 SS 引腳，通過外加適當(dāng)?shù)能泦与娙?，由?nèi)部電流源給它充電的過程形成的參考電壓上升過程就可以被調(diào)控，可以得到自己所需的軟啟動時間，而相應(yīng)的輸入電流峰值也可以被有效地控制住，避免出現(xiàn)對前端電源負(fù)載能力的過分要求。
在有的應(yīng)用中需要電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓上升過程與另一個信號的上升過程同步，這時候可以將參考信號接到 RT6341 的 SS 端并同時讓兩者都進入啟動狀態(tài)，此后 RT6341 的輸出電壓就會跟隨該參考電壓一起同步變動。
采用 SOP-8 封裝的 RT6341 沒有引出軟啟動端子，但它還是具有軟啟動功能，只是其軟啟動時間已經(jīng)被固定為 2ms，仍然具有限制輸入電流峰值的作用。
RT6341 上橋開關(guān)的最短導(dǎo)通時間是 100ns，其工作頻率的可設(shè)置范圍為 100kHz~2.5MHz，這意味著它以每個周期都進行開關(guān)動作的狀態(tài)持續(xù)工作的最小占空比為:
(100x10^-9)/(1/(100x10^3))=10000x10^-6=1x10^-2=1%
這個數(shù)據(jù)是在工作頻率為 100kHz 的情況下計算得到的，它會隨著所選工作頻率的提高而逐漸增大。當(dāng)負(fù)載非常輕的時候，實際的占空比觸及最小占空比的情況就會發(fā)生，RT6341 會在發(fā)現(xiàn)反饋電壓高于參考電壓的 1.005 倍后切入 PSM 工作狀態(tài)，一些周期里的開關(guān)動作就會被禁止，此時的最短開關(guān)導(dǎo)通時間并不會變長，但是截止時間增多了，相當(dāng)于降低了占空比，因而能確保輸出電壓的穩(wěn)定。停止開關(guān)動作可以降低器件消耗，RT6341 還會在 PSM 工作期間停止一部分內(nèi)部電路的工作，這又帶來了能量的節(jié)省，因而可以提高輕載效率。下面的圖片展示了 RT6341 在不同輸入、輸出條件下的效率表現(xiàn)，圖中展示的最低負(fù)載電流為 1mA，總體來看，其表現(xiàn)很優(yōu)秀。
占空比變化的另外一個極端是它的最大化，這發(fā)生在輸入電壓迫近設(shè)定的輸出電壓的時候，RT6341 在遇到這種情形時會長期將上橋開關(guān)打開以實現(xiàn) 100% 的占空比，但這在實際上又是無法持續(xù)的事情，因為自舉電容里的電能總是會被不斷地消耗掉的。為了解決這一問題，RT6341 會在發(fā)現(xiàn) BOOT 電壓低于某個閾值時打開內(nèi)部集成的自舉電容復(fù)充開關(guān)為其充電，以便充電以后的 BOOT 電壓能使上橋開關(guān)繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)。這里談到的復(fù)充開關(guān)被顯示在芯片的內(nèi)部框圖之中（下圖中的右下角），記得自己早期的時候曾經(jīng)把這樣的開關(guān)當(dāng)作是下橋開關(guān)，誤把非同步器件認(rèn)作同步器件，希望我們的讀者不會犯這樣的錯誤。
上橋持續(xù)導(dǎo)通的直通狀態(tài)下，輸入端的電壓波動會被傳遞到輸出端，PSM 狀態(tài)下的輸出電壓紋波也會比 PWM 工作模式下的輸出電壓紋波更大，需要保持輸出電壓穩(wěn)定性的應(yīng)用需要對此有特別的考慮，盡量避免進入這樣的工作狀態(tài)，但是這些狀態(tài)在某些應(yīng)用中也是屬于系統(tǒng)的特殊狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)計者需要對它們所帶來的益處和相應(yīng)的害處進行權(quán)衡以后再做取舍。
RT6341 的設(shè)計中還有許多有用的特性，例如它可以接受外來時鐘信號的同步，它的 EN 端是可以用來修改其欠壓鎖定保護閾值的，它的工作頻率在發(fā)生短路等情形時是會自動降低的，它還具有方便進行時序設(shè)計的 Power Good 輸出以及眾多的保護特性，限于篇幅就不做繼續(xù)的介紹了，有需要查看規(guī)格書者可以點擊文末的閱讀原文快速抵達，有需要使用通過了 AEC-Q100 認(rèn)證的產(chǎn)品者可以向立锜業(yè)務(wù)人員查詢，本文就到這里了。
轉(zhuǎn)載自RichtekTechnology。
