極致不懈的追求產(chǎn)品性能，芯洲科技在中高壓功率轉(zhuǎn)換的核心技術(shù)上持續(xù)升級(jí)，保持代際技術(shù)領(lǐng)先性。新一代60V產(chǎn)品搭載了五項(xiàng)核心技術(shù)，全面提升芯片在不同應(yīng)用條件下的工作表現(xiàn)。
可持續(xù)輸出電流3.5A的新一代60V異步DCDC降壓轉(zhuǎn)換器SCT2630B和SCT 2632B。支持4.3V - 60V的寬輸入電壓范圍，具有更低的靜態(tài)電流，可設(shè)置頻率范圍100KHz-2.2MHz、支持使用外部時(shí)鐘信號(hào)同步，采用ESOP-8封裝增強(qiáng)散熱能力。
圖1 SCT2630B典型應(yīng)用框圖
其中SCT2630B為環(huán)路外部可調(diào)、固定軟啟動(dòng)時(shí)間版本；SCT2632B為內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償、可調(diào)軟啟動(dòng)時(shí)間版本。當(dāng)輸出端需要使用電解電容，或?qū)π酒?strong>工作穩(wěn)定性和負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)有更高的要求，需要調(diào)整芯片的環(huán)路響應(yīng)時(shí)，推薦選擇SCT2630B；當(dāng)簡(jiǎn)化外圍器件或要調(diào)整芯片軟啟動(dòng)時(shí)間時(shí)，推薦選擇SCT 2632B。
圖2 SCT2632B典型應(yīng)用框圖
參數(shù)信息
寬輸入電壓范圍: 4.3V-60V
3.5A的持續(xù)輸出電流
0.8V反饋參考電壓
內(nèi)部集成130m?高側(cè)MOSFET
超低靜態(tài)電流: 34uA
關(guān)斷電流: 0.33uA
峰值電流控制模式
輕載脈沖跳過(guò)模式 (PSM)
100ns最小導(dǎo)通時(shí)間
最大占空比：98.5%
可調(diào)開關(guān)頻率或外部時(shí)鐘信號(hào)同步: 100kHz~2.2MHz
可調(diào)節(jié)輸入電壓欠壓鎖定保護(hù)（UVLO）的精確開啟閾值和遲滯
支持預(yù)偏置啟動(dòng)
輸出過(guò)壓保護(hù)和芯片過(guò)溫保護(hù)
ESOP-8封裝
新一代產(chǎn)品在效率上有了全面的提升，在輕載效率和高頻效率上的提升更為明顯。
圖3 效率VS負(fù)載電流，Vout=5V
此外新一代產(chǎn)品也做了功能上的升級(jí)：
采用新的上電期間線性升頻設(shè)計(jì)；
增加抖頻功能來(lái)優(yōu)化EMI；
增加Hiccup模式，降低發(fā)生過(guò)流或短路故障后的能量；
增加SS Tracking功能，避免在輸入電壓跌落快速上升過(guò)程中，輸出電壓出現(xiàn)過(guò)沖；
優(yōu)化LDO模式，使其頻率在人耳聽覺(jué)范圍以外。
1.線性升頻設(shè)計(jì)，優(yōu)化芯片啟動(dòng)過(guò)程
SCT2630/2B采用了新的線性升頻設(shè)計(jì)，即在上電期間，芯片工作頻率會(huì)隨著FB電壓的升高而線性上升。
該設(shè)計(jì)不僅保障發(fā)生過(guò)流/短路故障時(shí)的安全性，還解決了大部分異步降壓轉(zhuǎn)換器采用倍數(shù)升頻的缺點(diǎn)，使得上電期間電感電流紋波更小、輸出電壓更線性的建立，同時(shí)有效避免了輸出電容較大或負(fù)載電流較大時(shí)，因倍數(shù)降頻時(shí)頻率過(guò)低導(dǎo)致輸出電壓無(wú)法正常建立的問(wèn)題。
圖4 線性升頻在上電期間的波形
由上下圖的對(duì)比中可以看出，在相同的輸入輸出和負(fù)載等條件下，采用線性升頻設(shè)計(jì)明顯優(yōu)化了整個(gè)上電過(guò)程。
圖5 倍數(shù)升頻在上電期間的波形
2.FSS抖頻功能，減少EMI
為減少EMI,SCT2630/2B增加了FSS (Frequency Spread Spectrum)抖頻功能。
抖頻功能通過(guò)將窄帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為寬帶信號(hào)，將能量分散在多個(gè)頻率上，以此來(lái)降低設(shè)置的開關(guān)頻率下的峰值能量，從而減小EMI的影響。
抖頻功能會(huì)使開關(guān)頻率在特定范圍內(nèi)產(chǎn)生周期性的變化，頻率變化范圍為設(shè)定的開關(guān)頻率的±6%，抖動(dòng)周期為設(shè)定的開關(guān)頻率的1/512。
3.打嗝保護(hù)，減少能量損耗
為了保護(hù)芯片不因大電流而損壞，會(huì)限制峰值電流。
當(dāng)輸出發(fā)生短路或者過(guò)載的故障時(shí)，由于峰值保護(hù)電流的限制，輸出電壓和FB電壓降低。當(dāng)FB電壓低于內(nèi)部參考電壓的40%且持續(xù)時(shí)間達(dá)到512個(gè)開關(guān)周期后，芯片停止工作。在保持關(guān)閉8192個(gè)開關(guān)周期后，芯片從軟啟動(dòng)階段重新啟動(dòng)。
如果在軟啟動(dòng)期間仍然存在過(guò)載或短路故障，并且使FB電壓低于內(nèi)部參考電壓的40%達(dá)512個(gè)開關(guān)周期，則芯片再次進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)過(guò)載或短路故障消除時(shí)，芯片自動(dòng)恢復(fù)，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
圖6 過(guò)載、短路時(shí)的打嗝保護(hù)波形
新增的打嗝保護(hù)模式，使短路或過(guò)載故障持續(xù)期間內(nèi)的平均電流減小，有效減少能量損耗，減輕發(fā)熱問(wèn)題并保護(hù)芯片。
4.優(yōu)化LDO模式，減少噪聲
在芯片緩慢上/下電的過(guò)程中，由于輸入電壓變化很慢，輸出電壓會(huì)以很小的壓差來(lái)跟隨輸入電壓的變化，即進(jìn)入LDO模式工作；
當(dāng)穩(wěn)定工作時(shí)，若輸入電壓接近設(shè)定的輸出電壓，也會(huì)進(jìn)入LDO模式工作。
LDO模式下，芯片會(huì)降低頻率以增大占空比滿足轉(zhuǎn)換需求。同時(shí)，為了避免頻率降低后進(jìn)入人耳的聽覺(jué)范圍（20KHz）以內(nèi)，我們限制LDO模式下的最低工作頻率在聽覺(jué)范圍以上，從而避免噪聲。
圖7 LDO模式下的最低頻率
如圖所示，輸出電壓5V，但輸入電壓只有4.5V時(shí)，輸出電壓以接近4.5V穩(wěn)定工作的波形，此時(shí)開關(guān)頻率為82kHz。
5.SS Tracking，保護(hù)后級(jí)電路
當(dāng)芯片正常工作時(shí)，輸出按照設(shè)定值穩(wěn)定給后級(jí)電路供電。若輸入端發(fā)生故障導(dǎo)致輸入電壓突然大幅度跌落，輸出電壓跟隨輸入電壓下降。當(dāng)故障解除后，輸入電壓迅速抬升回正常電壓，輸出電壓上升至設(shè)定值。
圖8 沒(méi)有保護(hù)時(shí)的故障恢復(fù)波形
為了避免上述故障恢復(fù)過(guò)程中，輸出電壓快速升高導(dǎo)致過(guò)沖出現(xiàn)尖峰電壓，新一代產(chǎn)品增加了SS Tracking功能：
在輸出電壓下降到設(shè)定值以下時(shí)，SS電壓會(huì)按照一定比例一起下降；當(dāng)故障恢復(fù)輸入電壓快速抬升時(shí)，輸出電壓在恢復(fù)過(guò)程中仍受到SS保護(hù)，保護(hù)輸出電壓不會(huì)過(guò)沖到設(shè)定值之上。
SS Tracking有效避免了后級(jí)電壓敏感元件（如MCU等）被輸出電壓的尖峰損壞的可能性。
圖9 SS Tracking功能保護(hù)下的故障恢復(fù)波形
如圖為Vout設(shè)置5V，Vin從4V快速恢復(fù)至12V時(shí)的波形。
沒(méi)有該保護(hù)功能，Vout會(huì)出現(xiàn)高于5V的尖峰電壓，有15%的過(guò)沖。若帶有SS Tracking功能保護(hù)，能完全避免過(guò)沖的出現(xiàn)。
得益于迭代功能的融入，新一代60V降壓轉(zhuǎn)化器在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有更好的表現(xiàn)。芯洲科技在技術(shù)升級(jí)的路上不斷打造更可靠、更有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。
