30V/1A Abwärts-Wandler für Automobilanwendungen

DC/DC-WANDLER

Ricoh hat den 1A-Synchron-Abwärts-DC/DC-Wandler R1271 mit einer Eingangsspannung von bis zu 30V auf den Markt gebracht. Der Wandler verfügt über einen Controller und integrierte High- und Low-Side-N-Kanal-MOSFETs, die ein Netzteil mit einer Reihe  Sicherheitsschaltungen bereitstellen.



Der R1271 verfügt über einen Spread-Spectrum Clock Generator (SSCG) für diffuse Oszillationsfrequenzen im PWM-Betrieb, der als optionale Produktversion erhältlich ist. Die Idee hinter der Verwendung von SSCG besteht darin, die Taktfrequenz leicht zu modulieren, was dazu führt, dass die EMI-Energie auf viele Frequenzen verteilt wird, anstatt auf eine Frequenz konzentriert zu sein. Auf diese Weise wird das Ausmaß der möglichen Interferenz der Grundfrequenz und ihrer Harmonischen reduziert.

Das Bauteil verfügt über eine Reihe von Schutzschaltungen, die zum sicheren Betrieb der Anwendung beitragen. Der Power-Good-Pin liefert ein Fehlersignal an das System, wenn der Wandler nicht für den normalen Gebrauch bereit ist oder wenn eine der folgenden Schutzschaltungen oder -zustände aktiv ist:

  • CE-Pin low, Chip ist deaktiviert
  • UVLO- oder OVLO-Schutz aktiv, Eingangsspannung fällt unter 3,3 V oder steigt über 35 V.
  • Thermischer Abschaltschutz aktiv, Chip-Sperrschichttemperatur steigt über 160 ° C.
  • Softstartzeit beim Start oder Neustart
  • UVD & OVD aktiv, Ausgangsspannung weicht ± 10% von der Nenneinstellung ab
  • Überstromschutz aktiv

Für den Überstromschutz hat der Entwickler die Möglichkeit, je nach den Anforderungen der Anwendung eine Produktversion mit Hiccup-Modus- oder Latch-Modus-Schutz auszuwählen. Der Überstromschutz  im Hiccup-modus schaltet den Chip nach dem Erkennen eines Überstromzustands ab und versucht, nach einer Verzögerungszeit wieder in den normalen Betrieb zurückzukehren. Der Überstromschutz im Latch-Modus kehrt nicht automatisch zum normalen Betrieb zurück, sondern erfordert einen Neustart des Chips, nachdem der Überstromzustand beseitigt wurde.

Der Ausgangsstrom wird durch ein Verfahren zur Steuerung der Spitzenstrombegrenzung begrenzt, und der Schwellenwert wird intern eingestellt, kann jedoch durch Anschließen eines externen Widerstands an den LIMIT-Pin eingestellt werden.

Der R1271 verfügt über einen speziellen Schutz für Anlassbedingungen. Eine Stromversorgung von elektronischen Fahrzeugsystemen kann beim Starten des Motors einem erheblichen Eingangsspannungsabfall unterliegen. Um sicherzustellen, dass der R1271 während eines solchen Ereignisses seine Ausgangsspannung aufrechterhalten kann, wird das Taktsignal linear auf ein Viertel seiner normalen Frequenz abgesenkt. 

Die Softstartanlaufzeit ist das Zeitintervall zwischen der Steuerung des CE-Pins und die Ausgangsspannung die eingestellte Ausgangsspannung erreicht. Dieses Timing ist intern auf 500µs eingestellt, kann jedoch durch Anschließen eines externen Kondensators an den CSS-Pin erweitert werden.

Die Phasenkompensation erfolgt intern, um die Anzahl der externen Komponenten zu reduzieren. Dies ist eine weitere Maßnahme, um ein Netzteil mit kleinem Leiterplattenraum zu entwerfen.
Empfohlene externe Komponenten sind eine 2,2-µH-Induktivität und zwei 10-µF-Eingangs- und Ausgangskondensatoren. Der R1271 ist in einem DFN3030-12B- oder HSOP-18-Gehäuse erhältlich. Der R1271L in einem DFN3030-12B-Gehäuse verfügt über ein spezielles Pin-Layout, um eine Beschädigung des Chips bei einem Kurzschluss zwischen benachbarten Pins zu vermeiden. Für Verbraucher-, Industrie- und Automobilmärkte stehen vier verschiedene Produktqualitätsklassen zur Verfügung.
 

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