芯洲科技新一代60V降压芯片,细节优化,功能再升级

极致不懈的追求产品性能,芯洲科技在中高压功率转换的核心技术上持续升级,保持代际技术领先性。新一代60V产品搭载了五项核心技术,全面提升芯片在不同应用条件下的工作表现。

可持续输出电流3.5A的新一代60V异步DCDC降压转换器SCT2630B和SCT 2632B。支持4.3V - 60V的宽输入电压范围,具有更低的静态电流,可设置频率范围100KHz-2.2MHz、支持使用外部时钟信号同步,采用ESOP-8封装增强散热能力。

图1SCT2630B典型应用框图

其中SCT2630B为环路外部可调、固定软启动时间版本;SCT2632B为内部环路补偿、可调软启动时间版本。当输出端需要使用电解电容,或对芯片的工作稳定性和负载动态响应有更高的要求,需要调整芯片的环路响应时,推荐选择SCT2630B;当简化外围器件或要调整芯片软启动时间时,推荐选择SCT 2632B。

图2 SCT2632B典型应用框图

参数信息

宽输入电压范围: 4.3V-60V

3.5A的持续输出电流

0.8V反馈参考电压

内部集成130mΩ高侧MOSFET

超低静态电流: 34uA

关断电流: 0.33uA

峰值电流控制模式

轻载脉冲跳过模式 (PSM)

100ns最小导通时间

最大占空比:98.5%

可调开关频率或外部时钟信号同步: 100kHz~2.2MHz

可调节输入电压欠压锁定保护(UVLO)的精确开启阈值和迟滞

支持预偏置启动

输出过压保护和芯片过温保护

ESOP-8封装

新一代产品在效率上有了全面的提升,在轻载效率和高频效率上的提升更为明显。

图3 效率VS负载电流,Vout=5V

此外新一代产品也做了功能上的升级:

采用新的上电期间线性升频设计;

增加抖频功能来优化EMI;

增加Hiccup模式,降低发生过流或短路故障后的能量;

增加SS Tracking功能,避免在输入电压跌落快速上升过程中,输出电压出现过冲;

优化LDO模式,使其频率在人耳听觉范围以外。

1.线性升频设计,优化芯片启动过程

SCT2630/2B采用了新的线性升频设计,即在上电期间,芯片工作频率会随着FB电压的升高而线性上升。

该设计不仅保障发生过流/短路故障时的安全性,还解决了大部分异步降压转换器采用倍数升频的缺点,使得上电期间电感电流纹波更小、输出电压更线性的建立,同时有效避免了输出电容较大或负载电流较大时,因倍数降频时频率过低导致输出电压无法正常建立的问题。

图4 线性升频在上电期间的波形

由上下图的对比中可以看出,在相同的输入输出和负载等条件下,采用线性升频设计明显优化了整个上电过程。

图5 倍数升频在上电期间的波形

2.FSS抖频功能,减少EMI

为减少EMI,SCT2630/2B增加了FSS (FrequencySpreadSpectrum)抖频功能。

抖频功能通过将窄带信号转换为宽带信号,将能量分散在多个频率上,以此来降低设置的开关频率下的峰值能量,从而减小EMI的影响。

抖频功能会使开关频率在特定范围内产生周期性的变化,频率变化范围为设定的开关频率的±6%,抖动周期为设定的开关频率的1/512。

3.打嗝保护,减少能量损耗

为了保护芯片不因大电流而损坏,会限制峰值电流。

当输出发生短路或者过载的故障时,由于峰值保护电流的限制,输出电压和FB电压降低。当FB电压低于内部参考电压的40%且持续时间达到512个开关周期后,芯片停止工作。在保持关闭8192个开关周期后,芯片从软启动阶段重新启动。

如果在软启动期间仍然存在过载或短路故障,并且使FB电压低于内部参考电压的40%达512个开关周期,则芯片再次进入关断状态。当过载或短路故障消除时,芯片自动恢复,进入正常工作状态。

图6 过载、短路时的打嗝保护波形

新增的打嗝保护模式,使短路或过载故障持续期间内的平均电流减小,有效减少能量损耗,减轻发热问题并保护芯片。

4.优化LDO模式,减少噪声

在芯片缓慢上/下电的过程中,由于输入电压变化很慢,输出电压会以很小的压差来跟随输入电压的变化,即进入LDO模式工作;

当稳定工作时,若输入电压接近设定的输出电压,也会进入LDO模式工作。

LDO模式下,芯片会降低频率以增大占空比满足转换需求。同时,为了避免频率降低后进入人耳的听觉范围(20KHz)以内,我们限制LDO模式下的最低工作频率在听觉范围以上,从而避免噪声。

图7 LDO模式下的最低频率

如图所示,输出电压5V,但输入电压只有4.5V时,输出电压以接近4.5V稳定工作的波形,此时开关频率为82kHz。

5.SS Tracking,保护后级电路

当芯片正常工作时,输出按照设定值稳定给后级电路供电。若输入端发生故障导致输入电压突然大幅度跌落,输出电压跟随输入电压下降。当故障解除后,输入电压迅速抬升回正常电压,输出电压上升至设定值。

图8 没有保护时的故障恢复波形

为了避免上述故障恢复过程中,输出电压快速升高导致过冲出现尖峰电压,新一代产品增加了SS Tracking功能:

在输出电压下降到设定值以下时,SS电压会按照一定比例一起下降;当故障恢复输入电压快速抬升时,输出电压在恢复过程中仍受到SS保护,保护输出电压不会过冲到设定值之上。

SS Tracking有效避免了后级电压敏感元件(如MCU等)被输出电压的尖峰损坏的可能性。

图9 SS Tracking功能保护下的故障恢复波形

如图为Vout设置5V,Vin从4V快速恢复至12V时的波形。

没有该保护功能,Vout会出现高于5V的尖峰电压,有15%的过冲。若带有SS Tracking功能保护,能完全避免过冲的出现。

得益于迭代功能的融入,新一代60V降压转化器在实际应用中会有更好的表现。芯洲科技在技术升级的路上不断打造更可靠、更有竞争力的产品。


夕夕海 » 芯洲科技新一代60V降压芯片,细节优化,功能再升级

发表回复