RT6341，它是 RT634x 和 RT636x 系列車用 Buck 的代表

立锜科技最近正在發(fā)布一系列適合車輛應(yīng)用的 Buck 產(chǎn)品，分別是 42V 的 RT634x 系列和 60V 的 RT636x 系列，兩個(gè)系列的命名方式完全相同，型號(hào)中的 x 從 0 到 5 排列，對(duì)應(yīng)的負(fù)載能力也從 0.5A 排列到了 5A。

這兩個(gè)系列的器件都選用了 PSOP-8 封裝，并有 WDFN-10SL 3x3 或 WDFN-10L 4x4 二者之一可以提供。凡采用相同封裝的器件都可以直接替換，替換所導(dǎo)致的結(jié)果僅僅是最高工作電壓或是負(fù)載能力的變化，其他特性完全相同，所以我們的介紹只需要從中選擇一個(gè)代表就可以了。

在立锜科技的產(chǎn)品型號(hào)定義中，G 表示該產(chǎn)品使用的是綠色封裝，是符合 RoHS 規(guī)范、完全不含鹵素的產(chǎn)品；SP 表示帶有裸露式散熱焊盤的 SOP-8 封裝，這個(gè)焊盤位于封裝的底部，可以和 PCB 上的銅箔焊接在一起，以最低的熱阻將內(nèi)核在工作中生成的熱量傳遞出去，避免出現(xiàn)內(nèi)核過(guò)熱的狀況；QW 代表的是 DFN 或 QFN 封裝，這種封裝已經(jīng)面世十幾年，是一種熱性能非常好的無(wú)引腳封裝，使用中的空間占用很少，在功率器件中應(yīng)用得非常普遍。

RT6341 使用的 SOP-8 封裝只有 8 只引腳，要比它用的 DFN 封裝少兩只腳，所以在功能上就少了兩個(gè)，一個(gè)是可調(diào)的軟啟動(dòng)，一個(gè)是 Power Good 指示，使用上會(huì)受限，但是它簡(jiǎn)單，手工處理也很容易，在使用中還是有很多好處的，用戶可以根據(jù)自己的需要做取舍。

RT6341 在啟動(dòng)期間的工作電壓范圍是 4.5V~42V，啟動(dòng)完成以后的工作電壓范圍是 4V~42V，完全滿足 12V 車輛應(yīng)用環(huán)境的需求，即使電池總線電壓在車輛啟動(dòng)期間被拉到很低，或是在重負(fù)載從總線上斷開(kāi)以后出現(xiàn)了高電壓，這個(gè)可使用工作電壓范圍也完全符合要求。由于采用 24V 電池的車輛上可能出現(xiàn)的峰值電壓更高，遇到這種狀況的用戶可以選擇工作電壓范圍更寬的 RT636x 系列器件。

RT6341 的功率電路是非同步的，內(nèi)部集成了 MOSFET 上橋開(kāi)關(guān)，因?yàn)槠淇刂萍軜?gòu)為峰值電流模式，該開(kāi)關(guān)會(huì)在內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的前沿被打開(kāi)，容許來(lái)自輸入端的電流經(jīng)過(guò)它流入電感和輸出端并逐漸升高，這個(gè)電流會(huì)被監(jiān)測(cè)著并由此生成一個(gè)信號(hào)以用于和 COMP 端的補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)它高于 COMP 端的電壓時(shí)便會(huì)將上橋開(kāi)關(guān)關(guān)斷，此后的電感電流就得通過(guò)外加的續(xù)流二極管繼續(xù)流動(dòng)并逐漸降低。在這里，COMP 端的電壓是由誤差放大器將用電阻分壓器取得的反饋電壓和內(nèi)部參考電壓比較后所得的差轉(zhuǎn)換為電流以后在補(bǔ)償電路里形成的，它會(huì)隨著輸出電壓的變化而變化，因而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)，并且可以通過(guò)改變補(bǔ)償電路參數(shù)而對(duì)其調(diào)節(jié)特性進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)用戶自己需要的瞬態(tài)響應(yīng)特性。

由于上橋開(kāi)關(guān)里流過(guò)的電流隨時(shí)都被監(jiān)控著，這也給過(guò)流保護(hù)留下了實(shí)施的空間，當(dāng)這一電流超過(guò)預(yù)設(shè)的閾值時(shí)即可即時(shí)將上橋關(guān)斷，由于過(guò)載、輸出短路、電感飽和等問(wèn)題所可能導(dǎo)致的嚴(yán)重后果就可以被預(yù)防。由于過(guò)流保護(hù)的實(shí)施，過(guò)載、輸出短路和電感飽和等現(xiàn)象都會(huì)造成輸出電壓的下降，RT6341 還采用了打嗝模式的輸出欠壓保護(hù)措施，它會(huì)在發(fā)現(xiàn)反饋電壓低于參考電壓的 50% 時(shí)將上橋開(kāi)關(guān)關(guān)閉并進(jìn)入關(guān)機(jī)模式，此后即開(kāi)始對(duì)軟啟動(dòng)電容里的儲(chǔ)能進(jìn)行放電處理，直至其電壓低于 54mV 以后再開(kāi)始一次新的啟動(dòng)過(guò)程來(lái)嘗試恢復(fù)其正常的輸出，而這一結(jié)果只能在造成輸出欠壓的故障已經(jīng)消除了以后才能實(shí)現(xiàn)。由于關(guān)機(jī)模式下的輸入功率幾乎為零，啟動(dòng)過(guò)程又是受到軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)的控制的，輸入功率也不會(huì)很大，此后又會(huì)重新進(jìn)入關(guān)機(jī)模式并重復(fù)上述過(guò)程，所以打嗝模式的輸出欠壓保護(hù)方式可以在功率消耗很低的情況下盡力去恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

軟啟動(dòng)的主要價(jià)值是避免出現(xiàn)輸入端的電流沖擊，這是通過(guò)對(duì)啟動(dòng)過(guò)程的參考電壓的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使用 DFN 封裝的 RT6341 含有 SS 引腳，通過(guò)外加適當(dāng)?shù)能泦?dòng)電容，由內(nèi)部電流源給它充電的過(guò)程形成的參考電壓上升過(guò)程就可以被調(diào)控，可以得到自己所需的軟啟動(dòng)時(shí)間，而相應(yīng)的輸入電流峰值也可以被有效地控制住，避免出現(xiàn)對(duì)前端電源負(fù)載能力的過(guò)分要求。

在有的應(yīng)用中需要電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓上升過(guò)程與另一個(gè)信號(hào)的上升過(guò)程同步，這時(shí)候可以將參考信號(hào)接到 RT6341 的 SS 端并同時(shí)讓兩者都進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)，此后 RT6341 的輸出電壓就會(huì)跟隨該參考電壓一起同步變動(dòng)。

采用 SOP-8 封裝的 RT6341 沒(méi)有引出軟啟動(dòng)端子，但它還是具有軟啟動(dòng)功能，只是其軟啟動(dòng)時(shí)間已經(jīng)被固定為 2ms，仍然具有限制輸入電流峰值的作用。

RT6341 上橋開(kāi)關(guān)的最短導(dǎo)通時(shí)間是 100ns，其工作頻率的可設(shè)置范圍為 100kHz~2.5MHz，這意味著它以每個(gè)周期都進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作的狀態(tài)持續(xù)工作的最小占空比為:

(100x10^-9)/(1/(100x10^3))=10000x10^-6=1x10^-2=1%

這個(gè)數(shù)據(jù)是在工作頻率為 100kHz 的情況下計(jì)算得到的，它會(huì)隨著所選工作頻率的提高而逐漸增大。當(dāng)負(fù)載非常輕的時(shí)候，實(shí)際的占空比觸及最小占空比的情況就會(huì)發(fā)生，RT6341 會(huì)在發(fā)現(xiàn)反饋電壓高于參考電壓的 1.005 倍后切入 PSM 工作狀態(tài)，一些周期里的開(kāi)關(guān)動(dòng)作就會(huì)被禁止，此時(shí)的最短開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間并不會(huì)變長(zhǎng)，但是截止時(shí)間增多了，相當(dāng)于降低了占空比，因而能確保輸出電壓的穩(wěn)定。停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作可以降低器件消耗，RT6341 還會(huì)在 PSM 工作期間停止一部分內(nèi)部電路的工作，這又帶來(lái)了能量的節(jié)省，因而可以提高輕載效率。下面的圖片展示了 RT6341 在不同輸入、輸出條件下的效率表現(xiàn)，圖中展示的最低負(fù)載電流為 1mA，總體來(lái)看，其表現(xiàn)很優(yōu)秀。

占空比變化的另外一個(gè)極端是它的最大化，這發(fā)生在輸入電壓迫近設(shè)定的輸出電壓的時(shí)候，RT6341 在遇到這種情形時(shí)會(huì)長(zhǎng)期將上橋開(kāi)關(guān)打開(kāi)以實(shí)現(xiàn) 100% 的占空比，但這在實(shí)際上又是無(wú)法持續(xù)的事情，因?yàn)樽耘e電容里的電能總是會(huì)被不斷地消耗掉的。為了解決這一問(wèn)題，RT6341 會(huì)在發(fā)現(xiàn) BOOT 電壓低于某個(gè)閾值時(shí)打開(kāi)內(nèi)部集成的自舉電容復(fù)充開(kāi)關(guān)為其充電，以便充電以后的 BOOT 電壓能使上橋開(kāi)關(guān)繼續(xù)處于導(dǎo)通狀態(tài)。這里談到的復(fù)充開(kāi)關(guān)被顯示在芯片的內(nèi)部框圖之中（下圖中的右下角），記得自己早期的時(shí)候曾經(jīng)把這樣的開(kāi)關(guān)當(dāng)作是下橋開(kāi)關(guān)，誤把非同步器件認(rèn)作同步器件，希望我們的讀者不會(huì)犯這樣的錯(cuò)誤。

上橋持續(xù)導(dǎo)通的直通狀態(tài)下，輸入端的電壓波動(dòng)會(huì)被傳遞到輸出端，PSM 狀態(tài)下的輸出電壓紋波也會(huì)比 PWM 工作模式下的輸出電壓紋波更大，需要保持輸出電壓穩(wěn)定性的應(yīng)用需要對(duì)此有特別的考慮，盡量避免進(jìn)入這樣的工作狀態(tài)，但是這些狀態(tài)在某些應(yīng)用中也是屬于系統(tǒng)的特殊狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者需要對(duì)它們所帶來(lái)的益處和相應(yīng)的害處進(jìn)行權(quán)衡以后再做取舍。
RT6341 的設(shè)計(jì)中還有許多有用的特性，例如它可以接受外來(lái)時(shí)鐘信號(hào)的同步，它的 EN 端是可以用來(lái)修改其欠壓鎖定保護(hù)閾值的，它的工作頻率在發(fā)生短路等情形時(shí)是會(huì)自動(dòng)降低的，它還具有方便進(jìn)行時(shí)序設(shè)計(jì)的 Power Good 輸出以及眾多的保護(hù)特性，限于篇幅就不做繼續(xù)的介紹了，有需要查看規(guī)格書者可以點(diǎn)擊文末的閱讀原文快速抵達(dá)，有需要使用通過(guò)了 AEC-Q100 認(rèn)證的產(chǎn)品者可以向立锜業(yè)務(wù)人員查詢，本文就到這里了。

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