汽車級啟停非同步升壓控制器 NCV8877 深度解析

在汽車電子領域，啟停系統(tǒng)的廣泛應用對電源管理提出了更高的要求。onsemi 的 NCV8877 作為一款汽車級啟停非同步升壓控制器，為解決啟停車輛運行中電池電壓驟降問題提供了有效的解決方案。下面將詳細介紹 NCV8877 的特點、工作原理及應用設計。

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1. 產(chǎn)品概述

NCV8877 是一款非同步升壓控制器，旨在啟停車輛運行時，電池電壓驟降的情況下提供最小輸出電壓。它驅(qū)動外部 N 溝道 MOSFET，采用帶內(nèi)部斜率補償?shù)姆逯?a href="http://m.sdkjxy.cn/tags/電流/" target="_blank">電流模式控制，內(nèi)置穩(wěn)壓器為柵極驅(qū)動器供電。

1.1 產(chǎn)品特性

• 自動啟用：在喚醒閾值電壓以下自動啟用（工廠可編程）。
• 禁用功能：具備覆蓋禁用功能。
• 升壓模式：在調(diào)節(jié)設定點進行升壓模式操作。
• 高精度輸出：在溫度范圍內(nèi)輸出精度達 2%。
• 低靜態(tài)電流：睡眠模式下典型靜態(tài)電流小于 12μA。
• 多重保護：具有逐周期電流限制、打嗝模式過流保護（OCP）和熱關斷（TSD）等保護功能。
• 寬輸入電壓范圍：輸入電壓范圍為 2V 至 40V，可承受 45V 負載突降。

1.2 典型應用

適用于需要在啟動和啟停操作中提供穩(wěn)壓的應用場景。

2. 引腳描述

3. 絕對最大額定值

4. 工作原理

4.1 禁用功能

DISB 引腳提供 IC 禁用功能。當該引腳施加直流邏輯低電壓時，NCV8877 進入低靜態(tài)電流睡眠模式，可通過外部信號關閉 IC 或禁用喚醒功能。

4.2 穩(wěn)壓功能

在正常電池運行（12V）時，NCV8877 處于低靜態(tài)電流睡眠模式。當電源電壓降至下降閾值以下時，器件啟用；當電源電壓低于調(diào)節(jié)設定點時，開始升壓操作。當電源電壓恢復并超過調(diào)節(jié)設定點時，升壓操作停止，器件恢復低靜態(tài)電流睡眠模式。

4.3 電流模式控制

NCV8877 采用電流模式控制方案，PWM 斜坡信號源自功率開關電流。該斜坡信號與誤差放大器輸出比較，控制功率開關導通時間。振蕩器作為固定頻率時鐘，確保恒定工作頻率。與傳統(tǒng)電壓模式控制相比，電流模式控制具有響應速度快、逐周期電流限制和補償簡單等優(yōu)點。

4.4 電流限制

NCV8877 具有峰值電流模式和過流鎖定兩種電流限制保護功能。當電流感測放大器檢測到 ISNS 和 GND 之間的電壓超過峰值電流限制時，功率開關在本周期剩余時間內(nèi)關斷。若電流感測電阻兩端電壓超過過流閾值電壓，器件進入過流打嗝模式。

4.5 欠壓鎖定 (UVLO)

輸入欠壓鎖定功能確保當輸入電壓過低，無法支持內(nèi)部電源軌和控制器時，器件不會出現(xiàn)意外行為。當輸入電壓超過 UVLO 閾值加上滯回電壓時，IC 啟動；當輸入電壓低于 UVLO 閾值或器件被禁用時，IC 關閉。

4.6 VDRV 驅(qū)動電壓

內(nèi)部穩(wěn)壓器為柵極驅(qū)動器提供驅(qū)動電壓，需用陶瓷電容旁路到地，以確?？焖賹〞r間。電容值根據(jù)外部 MOSFET 的開關速度和充電要求選擇，范圍為 0.1μF 至 1μF。

5. 應用設計

5.1 設計步驟

• 定義操作參數(shù)：確定最小輸入電壓、最大輸入電壓、輸出電壓、最大輸出電流和期望的逐周期電流限制等參數(shù)。
• 選擇工作頻率：默認情況下，ROSC 引腳開路，振蕩器以默認頻率工作。添加電阻到地可提高開關頻率。
• 選擇電流感測電阻：根據(jù)電流限制閾值電壓和期望的電流限制選擇電流感測電阻。
• 選擇輸出電感：輸出電感控制開關周期內(nèi)的電流紋波，根據(jù)峰值電流紋波和最壞情況下的輸入電壓計算電感值。
• 選擇輸出電容：輸出電容用于平滑輸出電壓，減少線路瞬變引起的過沖和下沖。
• 選擇輸入電容：輸入電容減少模塊輸入電壓紋波。
• 選擇補償器組件：采用 Type II 補償優(yōu)化動態(tài)響應。
• 選擇 MOSFET：確保 MOSFET 的總柵極電荷不超過驅(qū)動電壓電流與開關頻率的比值。
• 選擇二極管：輸出二極管整流輸出電流，其平均電流等于輸出電流，需能承受輸出電壓和最大輸入電壓中的較高值。
• 設計注意事項：VOUT 引腳具有反饋和 IC 供電雙重功能，需注意 VDRV 電路的電流脈沖功耗；建議進行反饋回路計算機建模和階躍負載測試；補償?shù)睾?ROSC 編程電阻地應專用且直接連接到 IC 地；避免使用過孔。
• 確定反饋回路補償網(wǎng)絡：補償網(wǎng)絡的目的是穩(wěn)定轉(zhuǎn)換器的動態(tài)響應，通過優(yōu)化補償網(wǎng)絡，實現(xiàn)輸入線路和負載瞬變的穩(wěn)定調(diào)節(jié)響應。

6. 總結(jié)

NCV8877 是一款功能強大的汽車級啟停非同步升壓控制器，具有多種保護功能和良好的性能。在設計應用時，需要根據(jù)具體需求合理選擇組件，并注意設計細節(jié)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能為電子工程師在使用 NCV8877 進行設計時提供有益的參考。你在實際應用中是否遇到過類似控制器的設計挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。