開關模式的電源的核心組件是 DC-DC 轉換器。今天的車載轉換器必須能夠支持各種運行條件，例如：低壓運行（也就是冷啟動）和正瞬態生存性 (positive transient survivability)（也就是抑製或未抑製的拋負載狀態）。chezaizixitongdechuxiansuodailaidegenggaofuzaixuqiushidezhexieshujudeshejibiandegengweifuza。benwenjianggeishejizhetigongyigeguanyuchezaidianyuanxuqiudejianyaojieshao
，bingqiejieshaoyikuanyou TI 最近推出的新型 DC-DC 轉換器 TPIC74100。

瞬態保護

拋負載

幾乎所有直接連接至汽車電池的電子組件和電路都要求保護，以免於受到抑製
、瞬態電壓（高達60V）和he反fan向xiang電dian壓ya狀zhuang態tai的de損sun害hai。對dui於yu這zhe些xie電dian子zi電dian路lu而er言yan，必bi須xu能neng夠gou經jing受shou住zhu電dian源yuan線xian路lu上shang一yi定ding程cheng度du的de過guo電dian壓ya，這zhe也ye是shi種zhong常chang見jian的de要yao求qiu。對dui於yu那na些xie要yao求qiu任ren何he特te殊shu車che載zai電dian子zi係xi統tong的de主zhu電dian源yuan輸shu入ru均jun能neng夠gou在zai各ge種zhong不bu同tong瞬shun態tai電dian壓ya狀zhuang態tai（包括交流發電機拋負載）下工作的車載係統來說尤為如此。

由you於yu交jiao流liu發fa電dian機ji控kong製zhi環huan路lu關guan閉bi的de速su度du不bu夠gou快kuai，因yin此ci，在zai將jiang電dian池chi電dian壓ya去qu除chu掉diao時shi，其qi會hui產chan生sheng一yi個ge高gao輸shu出chu電dian壓ya脈mai衝chong。正zheng常chang情qing況kuang下xia，在zai汽qi車che某mou個ge中zhong央yang位wei置zhi，這zhe種zhong高gao能neng脈mai衝chong被bei控kong製zhi（或抑製）zaiyigejiaodidedianyafanweinei。danshi，qichezhizaoshanghaishigeiqigongyingshangguidinglezaiqidianyuanshuruduankenengchuxiandeshengyuguodianya。zhezhongqingkuangzaibutongjiaochechangshangzhongyousuochayi，danshijiaochedebiaozhunfengzhidayuewei 40V，而商務車的標準峰值則大約為 60V。一個典型拋負載脈衝的持續時間為十分之幾秒
，下圖（圖 1）顯示了該拋負載狀態下的典型脈衝。

圖1：拋負載瞬態

儀表板應用中的冷啟動

車載環境對於電源管理芯片的需求正日益增加。這些需求之一便是需要電源管理 IC 能neng夠gou在zai一yi個ge寬kuan電dian壓ya偏pian移yi範fan圍wei內nei工gong作zuo
，直zhi接jie連lian接jie至zhi電dian池chi的de電dian子zi係xi統tong通tong常chang都dou會hui有you這zhe種zhong電dian壓ya偏pian移yi範fan圍wei。通tong過guo觀guan察cha該gai冷leng啟qi動dong脈mai衝chong
，可ke以yi描miao述shu出chu此ci類lei瞬shun態tai的de一yi個ge實shi例li。這zhe種zhong狀zhuang態tai可ke發fa生sheng在zai寒han冷leng環huan境jing下xia車che輛liang的de第di一yi次ci啟qi動dong。如ru果guo溫wen度du足zu夠gou低di（冷卻至零攝氏度），那麼引擎的油就會變得粘稠
，通過要求提供更高的功率（扭矩），這就對馬達提出了重負載要求。這樣就需要能夠提供更高電流的電池。重負載需求可以在該點火周期內將電池電壓立刻下拉至 3V。

圖2：輸入電壓變化-冷啟動

我們所麵臨的挑戰是
，一些應用必須在該過程中保持運行。這些應用並非隻限於動力傳動係 ECU 或(huo)者(zhe)安(an)全(quan)苛(ke)求(qiu)的(de)應(ying)用(yong)，在(zai)一(yi)些(xie)集(ji)群(qun)和(he)信(xin)息(xi)娛(yu)樂(le)子(zi)係(xi)統(tong)中(zhong)也(ye)同(tong)樣(yang)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)的(de)蹤(zong)影(ying)。當(dang)出(chu)現(xian)該(gai)狀(zhuang)態(tai)時(shi)，電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)芯(xin)片(pian)必(bi)須(xu)對(dui)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)進(jin)行(xing)升(sheng)壓(ya)
，以(yi)便(bian)保(bao)持(chi)正(zheng)確(que)的(de)調(tiao)節(jie)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)
，從(cong)而(er)使(shi)這(zhe)些(xie)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)正(zheng)確(que)地(di)發(fa)揮(hui)作(zuo)用(yong)。

可用於升壓∕降壓轉換的拓撲結構包括若幹種類：SEPIC（單端初級電感轉換器），或一種純降壓∕升壓轉換器。

SEPIC 轉換器

SEPIC 轉zhuan換huan器qi提ti供gong了le一yi種zhong降jiang壓ya轉zhuan換huan

，直zhi到dao輸shu入ru電dian壓ya等deng於yu或huo者zhe降jiang到dao輸shu出chu電dian壓ya電dian平ping之zhi下xia。然ran後hou，其qi將jiang提ti供gong升sheng壓ya轉zhuan換huan
，直zhi到dao電dian池chi電dian壓ya降jiang至zhi最zui小xiao容rong許xu輸shu入ru電dian壓ya的de電dian平ping。使shi用yong SEPIC 的一個主要弊端是
，它需要一個單耦合電感器（變壓器）或者兩個單獨電感器，以及一個耦合電容器
，如圖 3 所示。

圖3:使用兩個單獨電感器的SEPIC拓撲結構

這些電感器和線圈的體積均較大
，需要占用更多的 PCB 空間。在那些必須保持體積尺寸和板級空間的應用中
，這種情況就更加不適宜。

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啟動降壓－升壓轉換器

車載應用中，對於降壓－升壓轉換器的需求在過去的幾年中急劇增長。對於那些電壓瞬態期間（例如：冷啟動）需要繼續“存活”的應用而言，這就更加有益。

該降壓－升壓轉換器是一款典型的 DC-DC zhuanhuanqi，qijuyouyigedayuhuozhexiaoyushurudianyazhenfudeshuchudianyazhenfu。tashiyikuankaiguanmoshidianyuan，juyoutongshengyazhuanhuanqihejiangyazhuanhuanqixiangleisidedianlutuopujiegou。genjukaiguanjingtiguandezhankongbi，keshikeyiduigaishuchudianyajinxingtiaojie。

zhezhongtuopujiegouyouyigejiangyagonglvjijiqilianggegonglvkaiguanzucheng，zhelianggekaiguanyoutongguogonglvdianganbeilianjiezhiyigeshengyagonglvjijiqilianggegonglvkaiguan。zhexiekaiguannenggouyisanzhongbutongdeyunxingmoshijinxingkongzhi：降壓－升壓模式、降壓模式和升壓模式。運行的特殊芯片模式是輸入到輸出電壓比率的函數，同時也是芯片的控製拓撲結構。

TPIC74100-Q1 是一款降壓－升壓開關模式調節器，其在電源概念下工作
，以確保一個帶輸入電壓偏移和規定負載範圍的穩定輸出電壓。

TPIC74100-Q1 擁有完整的電壓模式控製開關，也是在同步配置中被設計出來的，以獲得整體增強效率。借助於一些外部組件（LC 組合），該器件可將輸出調節至 5V±3％，以實現一個寬泛的輸入電壓範圍，使其可以被許多高輸入電壓所應用。當 5V 輸出軌超出規定容差時，該器件還可提供一種複位功能，用於檢測和指示。

TPIC741 00-Q1 擁有一個頻率調製方案，允許係統設計通過在頻帶上擴散頻譜噪聲（而非在特定頻率上達到峰值）來滿足 EMC 要求…

5Vg 輸出是一種開關 5V 調節輸出
，其帶有內部電流限製功能
，以在驅動一個電源線路電容性負載時防止“複位”聲明 (assert)。這種功能由 5Vg_ENABLE 終端控製。如果該輸出（5Vg 輸出）上有一個接地短路，那麼輸出將通過在斬波模式下運行來進行自我保護。但是，在該故障狀態下
，這樣做就會增高 VOUT 的輸出紋波電壓。

圖4：TPIC74100概述

降壓－升壓轉換

根據輸入電壓 (Vdriver) 和輸出負載條件的不同
，該運行模式在降壓和升壓模式之間進行自動切換。

在正常運行模式中，該係統將會被配置為一個降壓轉換器。但是，在低輸入電壓脈衝期間，該器件自動地轉換到升壓模式運行，以維持 5V 的電壓調節。當該器件正運行於升壓模式且處於 5.8V 至 5V 的轉換 (crossover) 窗口中時，輸出調節可能包含一個高於正常情況的紋波，並且僅維持一個 3% 的容差。這種紋波和容差取決於負載情況，負載條件越高，性能就越高。

圖5：降壓-升壓結構

低功耗運行

在一些應用中，例如：傳動係和儀表板群，要求低功耗模式運行以使車輛點火處於“關閉”時的功耗處於最小。TPIC74100-Q1 擁有一個輸入 LPM，當其在輕負載（通常小於 30mA）期間被開啟時將運行在 PFM（脈衝頻率調製）中。在大多數係統中

，許多存儲器設備在點火處於“關閉”狀態時仍然需要一些功率來保留數據，通常需要不到 100uA 的電流。為了支持這種運行模式，總模耗應低於 300uA。TPIC74100-Q1 擁有 150uA（典型值）靜態電流的低功耗模式。通過開關頻率的變化完成調節。

在 PFM 模式下，用於輸出負載的減少的負載電流量是不存在的。在這種模式下，轉換器效率更低，由於更高的負載電流
，輸出電壓紋波將比 PWM 模式下稍大一些。實現低功耗模式功能，以實現降壓模式運行。在升壓模式條件下，該器件將會自動進入 PWM 模式。通過開啟低功耗模式，降壓和升壓之間的轉換還有 PWM 模式和 PFM 模式之間的轉換將同時進行。

結論

zaixuduochezaiyingyongzhong，chezaishuntaidianyashiyigejianghuibuduangeishejirenyuandailaitiaozhandewenti。zaixuduoxuyaozaizhexietiaojianxiabuduanbaochiyunxingdechezaidianyuanguanlixitongyingyongzhong
，huozhedangdianchidianyayiwaidijiangdaoyaoqiushuchudianyadianpingzhixiashi，jiangya－升壓轉換器將起到一個關鍵作用。TPIC74100-Q1 車載降壓/升壓轉換器將簡化車載環境中的設計，並且使設計工程師可以節省外部組件數量和 PCB 空間（其具有功率開關和同步運行集成的特點）。TPIC74100-Q1 采用一個具有散熱焊盤的 20 引腳 PWP 封裝，其規定的工作溫度範圍為 -40℃～+125℃。