Kontroler przetwornicy DC-DC buck/boost do mieszanych instalacji samochodowych 12/48 V

Tradycyjne 12-woltowe instalacje samochodowe osiągnęły swój limit mocy, wynoszący 3 kW przy wciąż zwiększającej się liczbie urządzeń elektrycznych podłączanych do instalacji. W nowo zaproponowanym standardzie LV148 włącza się pomocniczą szynę zasilającą 48 V_DC do istniejącego systemu 12-woltowego wraz z 48-woltowym akumulatorem i dwukierunkowym konwerterem DC-DC do przesyłania energii elektrycznej między szynami.

Całkowita energia dostępna z obu akumulatorów, 12- i 48-woltowego wynosi tu 10 kW. Nowa technologia zasilania może być stosowana zarówno w samochodach z konwencjonalnym silnikiem spalinowym, jak i w nowych konstrukcjach o napędzie elektrycznym i hybrydowym.

Do tego typu zastosowań firma Linear Technology opracowała dwukierunkowy 2-fazowy kontroler przetwornicy DC-DC buck/boost oznaczony symbolem LTC3871. Może on pracować w trybie buck, przesyłając energię z szyny 48 V do 12-woltowej lub w trybie boost, przesyłając energię z szyny 12 V do 48-woltowej.

Tryby te są aktywowane odpowiednim poziomem napięcia na wejściu konfiguracyjnym BUCK. W aplikacjach wysokoprądowych układ daje możliwość pracy w architekturze nawet 12-fazowej, co pozwala uzyskać wydajność prądową 250 A oraz zmniejszyć wymogi odnośnie wielkości kondensatorów filtrujących na wejściu i wyjściu.

Przy rozruchu silnika lub w innych sytuacjach, gdy wymagana jest dodatkowa moc z akumulatora, LTC3871 dokonuje konwersji energii z jednej podsieci do drugiej. Typowo, akumulator 12 V jest wykorzystywany podczas rozruchu oraz do zasilania instalacji oświetleniowej i multimediów.

Szyna 48 V odpowiada za zasilanie podsystemów aktywnych (układ wspomagania kierownicy, kompresor klimatyzacji, turbosprężarki, odzyskiwanie energii hamowania). LTC3871 pozwala uzyskać nawet 97-procentową sprawność energetyczną. Zawiera 4 pętle kontrolne: po dwie do regulacji prądów i napięć na obu wyjściach: 12 V i 48 V.

Pozostałe cechy LTC3871:

• stała częstotliwość pracy z zakresu od 60 do 460 kHz,
• możliwość synchronizacji częstotliwości pracy ze źródłem zewnętrznym,
• tryb pracy pulse-skipping zwiększający sprawność energetyczną w zakresie małych obciążeń,
• zabezpieczenie przeciążeniowe, zwarciowe, podnapięciowe i nadnapięciowe,
• 1-procentowa dokładność napięcia wyjściowego w całym zakresie temperatur pracy,
• kwalifikacja AEC-Q100,
• zgodność ze standardem bezpieczeństwa ISO-26262.

LTC3871 jest zamykany w obudowie LQFP-48. Może pracować w szerokim zakresie temperatur otoczenia od -40 do +125°C w przypadku wersji przemysłowej lub do +150°C w przypadku wersji samochodowej. Ceny hurtowe zaczynają się od 5,40 USD przy zamówieniach 1000 sztuk.