技术博客
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解决方案 | 100V ISO-BUCK隔离应用方案介绍
如图1所示,传统方式多采用小功率隔离电源模块从系统的5V/12V取电,实现隔离输出。 ISO-BUCK由于其设计简洁、成本较低、隔离输出等特点,在这类应用场景中的使用也逐渐增多。ISO-BUCK从同步降压转换器演变而来,用耦合电感或变压器取代一级降压变换器的电感,构成类似反激的拓扑,实现原/副边隔离,从而帮助用户节省隔离电源的成本。 图2 ISO-BUCK隔离电源系统架构 图3 SCT2A23单路隔离输出应用线路图 如图3所示,芯洲科技采用同步降压转换器来实现ISO-BUCK的应用。 主反馈这路电源可满足原边侧系统的供电需求,实现高精度电压输出。副边侧可以为系统提供隔离电源,为通信芯片和隔离驱动芯片进行供电。 ISO-BUCK注意事项 如图5/6所示,单路隔离输出时,当原边/副边有100mA以上的负载时,副边输出可以有比较稳定的输出。 1)原边工作电流较大(>0.5A),而副边电流较小(副边输出电压精度相对较差。在此应用中,如果还需要较高精度的副边电压输出,建议可以改变原/副边变压器匝比,抬高副边输出电压,并增加二级稳压线路(如LDO或稳压管)来实现高精度的稳压输出。 图6 8V->12V输出,原边空载,副边不同负载电流时,副边输出电压精度 SCT2A23在轻负载下有三种选择操作模式,效率高达90%,具有良好的散热能力,满载支持85℃环境温度工作。满足多种工业/通信应用的需求,可选择: 2) 超声模式(USM),使开关频率在轻负载条件下保持在可听音频范围以上; 应用场景: ⚪ 医疗应用中提供隔离确保安全性; ⚪ 10W以下小功率隔离供电具有较好的竞争力。 • 4.5V-100V 输入电压范围 • 支持2A峰值电流 • 集成 600mΩ 上管和 300mΩ 下管功率 MOSFETs• 带VCC二极管的静态电流为15uA • 可选PFM/USM/FPWM轻载工作模式 • 300KHz 固定开关频率 • FPWM模式支持Iso-buck Topology • 逐周期电流限制 • 过温保护 SCT2A23现已量产,如有需求可以提供样片测试。申请样片或订购可联系销售(关注公众号,菜单栏获取销售联系方式),或邮件至:sales@silicontent.com。
2023-07-10了解详情 -
解决方案 | 换个思路,简单帮你解决中高压升降压问题!
目前在工业控制系统、新能源储能系统及许多电子设备中,为了适应多样的电压范围,提高能量使用效率,许多应用场景都需要中高压升降压方案来实现。 比如,工业交换机在标准POE 供电时常用48V降压场景,为了保证稳定的供电,在使用非POE供电时,辅助电源最低输出可能到9V,这时就需要升压输出12V,因而需要中高压升降压方案。同样,户外便携储能充电应用需要满足太阳能板9V-50V输出12V的应用场景,因而也涉及到升降压的场景。 中高压升降压模块往往设计复杂,成本较高,一定要这么复杂才能满足吗? 市面上主流的中高压升降压拓扑方案有四开关管升降压控制芯片、SEPIC/反激控制芯片等。实际上四开关管升降压芯片成本很高,而SEPIC/反激控制芯片设计复杂。 如果仅需要升降压功能,功率较小,不需要隔离时,本篇解决方案将以SCT2650为例,介绍一个成本适宜、设计简单的升降压方案,来满足更多应用场景使用。 一个简单的升压解决方案原理 SCT2650是一个4.5V-60V输入持续5a输出的Buck芯片,集成了80mΩ Rdson高侧功率MOSFET。芯片采用峰值电流模式控制,输出电压可调节,具有优秀的线路和负载瞬态响应,简化了外部回路补偿设计。 图1 Buck-Boost级联拓扑图 图1中的Buck-Boost级联拓扑图,通过Buck与Boost相结合,两个功率电路级联的方式来实现升降压工作。不过在Buck输出端与Boost输入端电容电感形成了一个三阶滤波器,在保证电压增益不变的情况下,可以使用低阶滤波器代替三阶滤波器,所以在原来的基础上,我们可以得到一个更为简化的Buck-Boost级联拓扑。 图2为简化版升降压级联拓扑原理图,同时也是SCT2650实现Buck-Boost的实际拓扑方案。在原先Buck拓扑基础上增加Q2,D2作为补充实现升降压工作器件,将单纯的Buck拓扑变为了Buck-Boost级联单电感升降压解决方案,而Q2控制信号来自于SCT2650的SW1信号。 图3级联Buck-Boost工作时序图 该电路控制方法较为简单,在T0-T1时刻,Q1,Q2导通,SW1高电平为Vin电压,给电感储存能量,输出电容放电给负载供电。在T1-T2时期,D1,D2导通,SW2高电平为Vout电压,电感电流不能突变,通过D1,D2给输出电容及负载供电,输出电压关系推导如下: 由伏秒平衡得 即 可得到该该拓扑输入输出电压关系为 当占空比发生变化时,此方案可以实现正向升降压功能。 高输入电压条件下保护栅极 实际应用场景中,由于SCT2650有非常宽的工作电压范围,SW1信号作为Q2的控制信号时,就会存在SW1高电平较高的情况。Q2的栅极驱动电压一般最大在20V左右,这就有可能导致损坏Q2的栅极。基于这个隐患,我们对Q2的驱动电路部分进行进一步设计。 图4 Q2驱动电路设计 通过一个Q3和稳压管形成简单的稳压电路,使Q2的驱动电压最高被稳压二极管稳定在9.1V以内,从而起到保护Q2的一个作用。 总结一下,用Buck-Boost级联来实现升降压的优劣势如下: 三、推荐应用条件 以SCT2650为例的升降压方案,推荐应用条件如下: SW1,SW2波形及输出纹波测试波形 图5 Vin=9V Vout=12V Iout=2A 图6 Vin=12V Vout=12V Iout=2A 图7 Vout=12V 的效率测试 Tips设计注意要点 1电感饱和电流需考虑Buck-Boost拓扑结构,结合对电感的感值选型。 2需要快速动态响应时建议comp参数为:对地阻容建议68K,3.3nf,并联对地电容为330pf。 3输入输出电容选型需考虑Buck-Boost拓扑结构,来满足输出纹波需求。 √ SCT2650详细参数信息—官网可直接下单 √ 更多同类用法:SCT2450CSTER
2023-06-16了解详情 -
车载无线充电源芯片集成化解决方案
随着用户对充电便捷性要求的提高,车载手机无线充电技术快速发展,技术成熟度更高,应用领域更加广泛。随着在汽车上大规模的应用,避免了驾驶人埋头寻找插孔、分辨接口与充电线的行为,提高行车安全性。在功能设计上与汽车内饰成为一体,美观实用。 据高工智能汽车研究院监测数据显示,2021年中国市场(不含进出口)乘用车新车前装标配搭载手机无线充电模块功能上险量为358.35万辆,同比增长120.43%,前装搭载率为17.57%。2022年预计搭载率25%。 车载无线充在设计上一般涉及控制芯片、磁吸线圈、传感器、电源管理等几个模块。在选择无线充模块时需要关注充电效率、安全性及兼容性。 充电效率:如果充电效率低,将影响用户的使用体验。因此,研发人员需要关注充电器的功率、传输距离、传输效率、热损失等因素,以提高充电效率。 安全性:需要考虑到电池过热、短路、过充等问题,以确保产品的安全性。还需考虑电磁辐射等问题,以避免不良影响。 兼容性:需要考虑到不同设备的充电需求和充电方式,兼容不同品牌、不同型号的手机和其他设备。 目前车载无线充电方案的主流以15W以下方案为主。本文将以15W以下的系统解决方案为例详细说明 电源管理芯片选型时的重要指标。 输入功率变换器 在无线充应用中输入功率变换器的低压差直通模式是标配,低压差直通意味着高效与低EMI。 *定义一个输入电压范围,在该范围内输入电压可以直接传递到降压-升压稳压器的输出端。这样做的好处是没有开关动作,电路效率非常高,且没有音频噪声。输出纹波和正常降压模式几乎无差别。 SCT2462Q和SCT9431Q两款车规降压变换器,都支持低压差直通模式。SCT2462Q可用于15W的方案,支持6A输出、最高耐压可达42V;采用第二代低压差直通技术,可以支持更低的输入输出电压差(最大占空比99.3%+图),有效拓展无线充功率发射级的输入电压范围。SCT9431Q可用于10W的方案,支持3A输出,最高耐压可达42V。 同时,芯洲特有的多级栅级驱动专利技术,可有效的抑制开关结点的开关振铃,更容易通过相关的EMI测试。以下是SCT2462EVM板实测,从波形上看,SCT2462在满载时,上管开通的振铃过冲仅3.4V,且没有多次振荡,关断时的波形非常干净。 SCT2462EVM:12V输入,5V/6A满载输出,开关节点SW的波形(图2为细节) CAN和MCU的供电方案 目前市场上最常用的CAN通讯接口器件大多都是采用5V供电,而大部分的MCU供电电压却从5V降低到了3.3V供电,可采用SCT2600Q(0.6A输出降压变换器)及SCT71403Q(300mA LDO方案)。SCT2600Q是车规级的一级电源,Vinmax=60V,支持2.1MHz开关频率,可避免对车载AM(540 KHz-1600KHz )频段的干扰,轻载工作模式PSM,大大提高了轻载效率,在负载4mA时,效率大于80%。 SCT71403Q是车规级的一级LDO,VINmax=42V,VOUT=3.3Vor5V,Imax=300Ma,待机电流仅2.4uA,自身身集成了OCFB(过流折回)/OTP/UVLO/PG等电压电流检测及保护功能,有效地保护了输出负载短路大电流等情况,提高了用户使用的安全可靠性。极低的待机电流大大降低了整机的待机功耗,非常适合常待机应用场合。 无线充电发射端功率级 无线充电按照技术路线,大概分为三种类型。第一种为电磁感应,第二种是电磁谐振,第三种事无线电波。三种路线都有相应的标准和组织在推进,推进市场应用及标准化。现在Qi的电磁感应方式占据了主流,遵循Qi标准的发射端和接收端的方案愈加完善。在发射级的性能方面,主要关注几点: 1) 工作电压范围:3v-15v。 SCT63340芯片供电电压范围为4.2V~30V,功率级的工作电压范围为1V~26V。是目前15W无线充发射端输入电压范围最宽的一款芯片。 2) 转换效率。 SCT63340内部集成13mohm的全桥MOS管,其15W时的功率传输效率达86%,高于行业平均水平。 SCT63340功率传输效率 3) 芯片面积及散热。 SCT63340采用QFN 4x4封装,可最大化程度节约布板面积,实现高密度集成化解决方案。提供可靠的焊接质量,及良好的散热能力。具有良好的电性能和热性能,体积小,重量轻。 SCT63340同时自带调解功能,简化电路设计,节约MCU功能性成本。芯洲科技持续为客户提供丰富的电源芯片选择,同时基于市场需求快速迭代。 更多定制化电源管理解决方案,欢迎关注并联系我们。 详情请参考:SCT2462FNAR 详情请参考:SCT2600TVBR 详情请参考:SCT9431FSAR 详情请参考:SCT63340FGAR
2023-05-09了解详情 -
针对高串电池包(>12串)应用的大电流解决方案
目前,芯洲推出针对高串电池包(>12串)应用的大电流DC/DC产品SCT2A25/2A27供大家选型。具体性能如下介绍: 1.1 1.1.2 SCT2A27STER 1.2 可靠性 1.2.1 SCT2A25STER 1.2.2 SCT2A27 1.3 DEMO测试效率 1.3.1 SCT2A25STER 1.3.2 SCT2A27STER 介绍完芯片性能,接下来介绍下市场应用。SCT2A25/2A27经过市场验证,广泛应用于二轮电动车GPS/仪表盘/BMS/电机驱动,以及PoE工业交换机等。详细如下: 2.1 二轮车应用 2.1.1 电机驱动 2.1.2 仪表盘 2.1.3 GPS 2.2 工业应用 2.2.1 PoE工业交换机 2.2.2 园林工具 芯洲科技簇拥市场,为客户提供最快、最好的支持和专业解决方案。公司追求诚实守信、持续创新、合作共赢的企业精神,和在不断拼搏中茁壮成长的中国集成电路产业一起砥砺前行。 详情请参考:SCT2A25STER 详情请参考:SCT2A27STER
2022-10-19了解详情 -
SCT12A1 在输出硬短路下的负载断开保护功能介绍
在一个开关周期里,当开关闭合的时候,续流管Q2关断,输出电容Cout存的电荷与前级电感L和开关管Q1断开(此时Cout与电感L通过续流管Q2的寄生体二极管电气连接,由于该体二极管导通能力非常弱,故在介绍Boost型DCDC转换器时候简化为此时Q1与L断开),对后级电路放电。电感L, 开关管Q1与输出形成独立回路。电源对电感充电,电感L储能。开关断开,由于电感的电流方向不能突变,电流继续从电感近输入端一侧流向输出端侧,续流管导通,此时,电感和电源的极性一致,给电容充电。在开关型DCDC升压转换器停止工作的状态下,一旦存在输入电压,从输入端经电感L,再经续流管Q2体直至输出端,从在一个不可避免的电流通路。由于这个通路的存在,即便转换器在停止工作状态下,输出端依旧有电压存在,既输入电压。也就是常说的负载未完全断开。在使用升压型DCDC转换器的电子器件中,负载的未完全断开,会增加整个系统关机状态下的功耗。对于现在越来越多的电池供电的移动设备,关机状态下的功耗会一次充电下电池的续航时间,也就是终端消费者口中的“电池漏电”现象。同时,由于输出端在关机状态下始终有电压存在,一旦发生输出端短路,输入端与地之间形成直接通路,瞬间产生巨大电流,但又不能通过关机的方式来保护整个系统,进而带来损坏转换器有源器件和整个负载系统的风险。 针对Boost存在不可控电流路径的问题,SCT12A1提供了如下解决方案,在转换器输出和负载端插入P沟道型MOSFET来断开负载并提供输出端短路保护。P型MOSFET的源极连接到SCT12A1的VOUT引脚。在VOUT引脚和P型MOSFET的源极需要接输出电容,以维持控制回路的稳定性。 例如,VOUT=12V, ISHORT=15A,tSHORT=60us,这样这样短路过程产生的热QFET为5.4mJ。 选择外置P-FET选择外置P-FET时候,需要流出足够的裕度,以保证P-FET在短路事件中不会被毁坏。接着上面假设的应用条件,在12V-VOUT/1A-IOUT的条件下,P-FET的选择应该需要满足这样的要求: V_DS≥12 V SOA>3.6 mJ 外部FET选择示例 FDMC612PZ -20VDS,-14A Id, 10nC Qg Fairchild CSD25404Q3 -20VDS, -18A Id, 10.9nC Qg Texas Instruments 图 3. Fairchild FDMC612PZ SOA 图 4. TI CSD25404Q3 SCT12A1硬短路保护应用波形 图 5. 0A负载下输出硬短路(PFM) VIN=3.6V, VOUT=9V, Ta=27ºC 图6. 3A负载下输出硬短路(PFM) VIN=3.6V, VOUT=9V, Ta=27ºC SCT12A1产品介绍 SCT12A0产品介绍
2021-12-29了解详情 -
无线充电功率发射端电源解决方案
详情请参考:SCT9339STER 详情请参考:SCT63240FIAR 详情请参考:SCT63140FMAR
2021-12-29了解详情