最大限度地減小汽車 DDR 電源中的待機電流

當您打開一部筆記本電腦或者智能手機時，會料到其啟動需要等待一點時間，但是當您啟動車輛時，就不太會有那么大的耐心了。對于汽車，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系統)，汽車制造商則運用可縮短啟動時間的設計策略來努力滿足消費者的這一愿望。其中的一種策略是始終把動態存儲器 (RAM) 保持在運行模式，即使在點火關斷狀態下也不例外。

汽車中使用的 DDR3 存儲器采用一個 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，最好利用一個高效率 DC/DC 轉換器)。在這些應用中，當汽車不處于運行狀態時，輕負載效率對于維持電池壽命同樣是重要的。在待機時，DDR 存儲器可從 1.5V 電源軌消耗 1mA~10mA 的電流，但是，當汽車長時間停駛時從電池吸收 10mA 電流是不能接受的。

在輸入和輸出電流相等的場合中，該限制條件排除了使用線性穩壓器的可能。另一方面，開關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，輸入電流的計算值僅為 151μA。

圖 1：LT8610AB 效率與負載的關系

從汽車電池至 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，專為汽車系統而特別設計。它們可提供 3.5A 電流，而靜態電流消耗則僅為 2.5μA。圍繞這兩款器件來設計電路十分容易。無需額外的半導體元器件，它們可以使用廉價的陶瓷電容器，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、高開關頻率降壓型穩壓器。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，以優化效率并保持低于 AM 無線電頻段。

這兩款器件均擁有針對汽車環境的卓越容錯性能。42V 的最大輸入可應對負載突降。堅固的開關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冷車發動期間均處于調節狀態。典型的最小輸入電壓曲線繪制于圖 3。

圖 2：該 LT8610A 或 LT8610AB 降壓轉換器電路可接受汽車電池，并產生 1.5V/3.5A 輸出。低靜態電流和同步整流在整個負載范圍內實現了高效率。

圖 3：在冷車發動或汽車啟-停過程中將存儲器保持于運行狀態。在 25oC 時，LT8610A 和 LT8610AB 可在低至 2.9V的典型最小輸入電壓 (整個溫度范圍內的保證最大值為 3.4V) 條件下運作。

利用低紋波突發模式操作和極小的靜態電流來節省電池電量

LT8610A 和 LT8610AB 專為最大限度地降低整個負載范圍內的輸出電壓紋波設計。在輕負載時，它們通過降低其工作頻率和進入突發模式 (Burst Mode?) 操作來保持效率。即使在非常低的負載條件下亦能維持快速瞬態響應。此項特性與 2.5μA 的非常低靜態電流相組合，這意味著：即便在負載僅為幾個 μA 的情況下，LT8610A 和 LT8610AB 的效率也要高于靜態電流為零的線性穩壓器。對于那些必須避免低頻運作的系統，可以通過給 SYNC 引腳施加一個邏輯高電平信號或時鐘信號來關斷突發模式操作。LT8610A 和 LT8610AB之間的差異是，后者在輕負載時具有較高的效率。對于給定的負載，這是通過采用一個增加的突發模式電流限值 (因而允許在每個開關周期中輸送更多的能量) 和降低開關頻率實現的。由于接通和關斷 MOSFET 需要固定的能量值，因此降低開關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，相比于 LT8610A，LT8610AB 可將效率提高 10% 以上。突發模式電流限值的增大意味著每個開關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系”(針對兩種電感值和 10mA 負載)。

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