【IC】芯洲科技新一代60V降压芯片SCT2630B/32B，细节优化，功能再升级！

时间： 2024-05-11 来源：SCT芯洲科技公众号

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极致不懈的追求产品性能，芯洲科技在中高压功率转换的核心技术上持续升级，保持代际技术领先性。新一代60V产品搭载了五项核心技术，全面提升芯片在不同应用条件下的工作表现。

可持续输出电流3.5A的新一代60V异步DCDC降压转换器 SCT2630B和SCT2632B。支持4.3V-60V的宽输入电压范围，具有更低的静态电流，可设置频率范围100KHz-2.2MHz、支持使用外部时钟信号同步，采用ESOP-8封装增强散热能力。

图1 SCT2630B典型应用框图

其中SCT2630B为环路外部可调、固定软启动时间版本；SCT2632B为内部环路补偿、可调软启动时间版本。当输出端需要使用电解电容，或对芯片的工作稳定性和负载动态响应有更高的要求，需要调整芯片的环路响应时，推荐选择SCT2630B；当简化外围器件或要调整芯片软启动时间时，推荐选择SCT2632B。

图2 SCT2632B典型应用框图

参数信息

· 宽输入电压范围：4.3V-60V

· 3.5A的持续输出电流

· 0.8V反馈参考电压

· 内部集成130mΩ高侧MOSFET

· 超低静态电流：34μA

· 关断电流：0.33μA

· 峰值电流控制模式

· 轻载脉冲跳过模式（PSM）

· 100ns最小导通时间

· 最大占空比：98.5%

· 可调开关频率或外部时钟信号同步：100kHz~2.2MHz

· 可调节输入电压欠压锁定保护（UVLO）的精确开启阈值和迟滞

· 支持预偏置启动

· 输出过压保护和芯片过温保护

· ESOP-8封装

新一代产品在效率上有了全面的提升，在轻载效率和高频效率上的提升更为明显。

图3 效率VS负载电流，Vout=5V

此外新一代产品也做了功能上的升级：

· 采用新的上电期间线性升频设计；

· 增加抖频功能来优化EMI；

· 增加Hiccup模式，降低发生过流或短路故障后的能量；

· 增加SS Tracking功能，避免在输入电压跌落快速上升过程中，输出电压出现过冲；

· 优化LDO模式，使其频率在人耳听觉范围以外。

1. 线性升频设计，优化芯片启动过程

SCT2630/2B采用了新的线性升频设计，即在上电期间，芯片工作频率会随着FB电压的升高而线性上升。

该设计不仅保障发生过流/短路故障时的安全性，还解决了大部分异步降压转换器采用倍数升频的缺点，使得上电期间电感电流纹波更小、输出电压更线性的建立，同时有效避免了输出电容较大或负载电流较大时，因倍数降频时频率过低导致输出电压无法正常建立的问题。

图4 线性升频在上电期间的波形

由上下图的对比中可以看出，在相同的输入输出和负载等条件下，采用线性升频设计明显优化了整个上电过程。

图5 倍数升频在上电期间的波形

2. FSS抖频功能，减少EMI

为减少EMI，SCT2630/2B增加了FSS（Frequency Spread Spectrum）抖频功能。

抖频功能通过将窄带信号转换为宽带信号，将能量分散在多个频率上，以此来降低设置的开关频率下的峰值能量，从而减小EMI的影响。

抖频功能会使开关频率在特定范围内产生周期性的变化，频率变化范围为设定的开关频率的±6%，抖动周期为设定的开关频率的1/512。

3. 打嗝保护，减少能量损耗

为了保护芯片不因大电流而损坏，会限制峰值电流。

当输出发生短路或者过载的故障时，由于峰值保护电流的限制，输出电压和FB电压降低。当FB电压低于内部参考电压的40%且持续时间达到512个开关周期后，芯片停止工作。在保持关闭8192个开关周期后，芯片从软启动阶段重新启动。如果在软启动期间仍然存在过载或短路故障，并且使FB电压低于内部参考电压的40%达512个开关周期，则芯片再次进入关断状态。当过载或短路故障消除时，芯片自动恢复，进入正常工作状态。

图6 过载、短路时的打嗝保护波形

新增的打嗝保护模式，使短路或过载故障持续期间内的平均电流减小，有效减少能量损耗，减轻发热问题并保护芯片。

4. 优化LDO模式，减少噪声

在芯片缓慢上/下电的过程中，由于输入电压变化很慢，输出电压会以很小的压差来跟随输入电压的变化，即进入LDO模式工作；

当稳定工作时，若输入电压接近设定的输出电压，也会进入LDO模式工作。LDO模式下，芯片会降低频率以增大占空比满足转换需求。同时，为了避免频率降低后进入人耳的听觉范围（20kHz）以内，我们限制LDO模式下的最低工作频率在听觉范围以上，从而避免噪声。

图7 LDO模式下的最低频率

如图所示，输出电压5V，但输入电压只有4.5V时，输出电压以接近4.5V稳定工作的波形，此时开关频率为82kHz。

5. SS Tracking，保护后级电路

当芯片正常工作时，输出按照设定值稳定给后级电路供电。若输入端发生故障导致输入电压突然大幅度跌落，输出电压跟随输入电压下降。当故障解除后，输入电压迅速抬升回正常电压，输出电压上升至设定值。

图8 没有保护时的故障恢复波形

为了避免上述故障恢复过程中，输出电压快速升高导致过冲出现尖峰电压，新一代产品增加了SS Tracking功能：

在输出电压下降到设定值以下时，SS电压会按照一定比例一起下降；当故障恢复输入电压快速抬升时，输出电压在恢复过程中仍受到SS保护，保护输出电压不会过冲到设定值之上。

SS Tracking有效避免了后级电压敏感元件（如MCU等）被输出电压的尖峰损坏的可能性。

图9 SS Tracking功能保护下的故障恢复波形

如图为Vout设置5V，Vin从4V快速恢复至12V时的波形。

没有该保护功能，Vout会出现高于5V的尖峰电压，有15%的过冲。若带有SS Tracking功能保护，能完全避免过冲的出现。

得益于迭代功能的融入，新一代60V降压转化器在实际应用中会有更好的表现。芯洲科技在技术升级的路上不断打造更可靠、更有竞争力的产品。

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