具有智能自举的灵活汽车降压转换器

A7987是我们首款具有单片架构和可调电流限制的汽车级 61 V / 3 A降压转换器。 它的高输入电压范围，从 4.5 V 到 61 V，意味着它可以与 12 V 或 24 V 电池一起工作，因此适用于各种车辆，而其 3 A 异步输出电流将使其能够集成车身控制模块作为以及其他通用系统。在其众多优势中，A7987 可以提供非常接近输入电压的输出电压，并且由于各种保护机制，还可以提供出色的性能和出色的稳健性。它是一种特别灵活的设备，部分归功于智能引导机制。因此，让我们深入了解解释该设备性能的架构中一些最原始的方面。

降压转换器

在传统的异步降压转换器中，高边 MOSFET 开启，电流从输入引脚流向电感（线圈）。为了输出较低的电压，降压转换器将关闭高端，这将输入电压降低到零，但同时也导致电感器对负责调节负载的输出电容器充电。为确保电容器保持充电状态，高端再次开启一段时间，从而重新启动循环。此外，为了提高效率和缩小芯片尺寸，A7987 使用 N 沟道 MOSFET 作为高端开关。然而，由于驱动它需要高栅极电压，因此该组件还必须集成一个用作升压转换器的自举电路。

更智能的降压转换器：12 µs 后关闭高端

A7987的框图

A7987 的第一个显着特点是它能够输出接近输入电压的电压，这要归功于智能自举管理系统。工业或商用车辆的输入电压非常不稳定。速度、振动、温度、电磁干扰和许多其他环境因素都会导致它发生显着变化。电压可能下降得如此之多，以至于它可能接近（如果不低于）所需的输出电压，这对于降压转换器来说是一个问题。看看降压转换器的传统操作，人们可能会认为保持高端始终开启是一种解决方案。问题在于它会阻止驱动高端 N 沟道 MOSFET 的自举电路的电容器充电。因此，始终保持开启是不可能的。

为了解决这个问题，A7987 包含一个特殊的监视操作的看门狗。当输出功率低到高边长时间保持开启时，看门狗开始倒计时。如果高端开启 12 µs （TONMAX），系统将强制关闭 1 微秒，从而为自举电容充电，然后再次开启。该周期足够长，可以为电容器充电，也足够短，以确保当输入电压下降到临界低电平时，输出电压可以保持接近输入电压。

更智能的降压转换器：3 ms 后开启高端

同样，得益于另一个控制系统，A7987 的出色低静态电流值也成为可能。 该器件的异步架构使其能够在处理轻载或空载时调节其开关频率以提高其电气效率，这意味着低侧 MOSFET 可以保持更长的关断时间。此外，由于异步降压转换器中的低侧开关是二极管，它与电感器之间的电流只能沿一个方向流动。因此，当输出负载电流显着下降且 MOSFET 保持关闭状态时，A7987 进入非连续导通模式，这意味着电感器上的电流在下一个开关周期之前保持为零。然而，由于在轻负载期间不需要快速对电感充电，高端 MOSFET 也会保持更长的关断时间。但是，关闭时间过长可能会阻止自举电容器重新充电，从而妨碍正常操作。

A7987 包含第二个看门狗，用于监控高端 MOSFET 的关断时间。如果关闭时间超过 3 ms，则该器件使用位于 OUT 和 GND 之间的小型低端 MOSFET 对输出电容器放电。设备内的控制系统检测到它并为自举电容器充电，以确保电流从 Vin 流向降压转换器的各个元件。

A7987：灵活的降压转换器

A7987 采用正降压-升压拓扑

由于其现代架构，A7987 特别灵活。除了调整电流限制的能力之外，软启动延迟还可以降低电容器充电时发生的最大峰值和浪涌电流，如果不加以控制，会严重影响性能。该器件的延展性还扩展到它能够将器件集成到比标准降压拓扑更多的拓扑中。例如，我们的数据表显示了如何将其集成到正或负降压-升压拓扑中。前者需要一个功率 MOSFET 和一个肖特基二极管，而后者不需要任何额外的组件。该说明详细介绍了比率和散热注意事项，以帮助设计人员并确保他们从设备中获得最佳性能。

这种灵活性和可编程性还意味着设计人员可以选择其他规格接近应用特性的组件，而不是使用具有很大余量的器件。例如，如果 A7987 发现自己处于需要 1 A 电流的电路中，工程师就不需要使用额定值高四倍的电感器。因此，更容易提出更简单的设计和更低的物料清单。希望尝试的工程师可以使用STEVAL-ISA207V1，这将使他们能够试验其智能自举系统以及其他功能，例如其 SYNCH 引脚能够同步多达五个从设备，同时防止跳动噪声，这是一项关键要求适用于信息娱乐等对噪声敏感的应用。

审核编辑：郭婷