チュートリアル 4329

コールドクランク状態にある自動車のブースト回路としての電流モードコントローラMAX15005の使い方


要約: このリファレンスデザインはコールドクランク時に電源電圧を維持するための電源ブースト回路として自動車電源コントローラMAX15005を使用する方法を紹介します。

はじめに

車のエンジンが凍るような寒さの中に長時間さらされるとエンジンオイルの粘性が高まり、バッテリの内部抵抗も通常の値より高くなります。そのような時にエンジンを始動すると、スタータモータが必要なトルクを発生するためにバッテリからより多くの電流が流れます。この高い電流値と高抵抗のために、バッテリ電圧は2.5Vまで下がります。これは車の世界ではコールドクランク状態としてよく知られています。

MAX15005は4.5Vから40Vで動作する電流モードのコントローラです。このデバイスはコールドクランク状態およびロードダンプ時に対応することができます。MAX15005は電源投入後、電圧が2.5Vまで下がっても動作するため、バッテリ電圧の更なる低下に対応できます。

このリファレンスデザインは車両でのコールドクランクに対するソリューションを示し、回路図、部品表(BOM)、効率の測定、およびテスト結果を提供します。

仕様と設計セットアップ

設計仕様:
  • 入力電圧:2.5V~18V
  • 出力電圧:12V
  • 出力電流:1A
  • 出力リップル:±0.6V
  • 入力リップル:±15mV
  • 効率:コールドクランク時75%、通常動作時> 90%
  • スイッチング周波数:200kHz
上記仕様での回路図を図1に示します。

Figure 1. Schematic of the MAX15005B boost converter for FSW = 200kHz.
図1. FSW = 200kHzでのブーストコンバータMAX15005Bの回路図

このリファレンスデザインのBOMを表1に示します。

表1. 部品表
Designator Value Description Part Footprint Manufacturer Quantity
C1 10µF/25V Capacitor GRM32DR71E106KA12L 1210 Murata® 1
C2 1µF/25V Capacitor GRM219R71E105KA88D 805 Murata 1
C3 10µF/25V Capacitor GRM32DR71E106KA12L 1210 Murata 1
C4, C6 1µF/16V Capacitor GRM188R71C105KA12D 603 Murata 2
C5 150pF Capacitor GRM1885C1H151JA01D 603 Murata 1
C7 100pF Capacitor GRM1885C1H101JA01D 603 Murata 1
C8, C9 330pF Capacitor GRM1885C1H331JA01D 603 Murata 2
C10 10nF Capacitor GRM188R71H103KA01D 603 Murata 1
C11 0.1µF Capacitor GRM188R71H104KA93D 603 Murata 1
D1 30V/500mA Schottky Schottky diode MBR0530T1 SOD123 On Semiconductor® 1
D2 30V/500mA Schottky Schottky diode MBR0530T1 SOD123 On Semiconductor 1
D3 40V/2A Schottky Default diode B240 SMB Diodes Incorporated 1
L 10µH Inductor IHLP-4040DZER100M01 IHLP-4040EZ Vishay® 1
Q 30V, 17A n-channel MOSFET n-channel MOSFET SI7386DP Power PAKSO-8 Vishay 1
R1 61.9K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R2, R12 100K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 2
R3 604Ω Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R4 4.7 Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R5 17.8K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R6 100 Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R7, R8 0.07Ω/1W Resistor LRCLR2010LF01R070J 2010 IRC 2
R9 20K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R10 137K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R11 15.6K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
R13 10.5K Resistor SMD 1% Resistor 603 Vishay 1
U1 4.5V to 40V input, automotive flyback/boost/SEPIC, power-supply controller PWM controller MAX15005BAUE+ TSSOP-16 Maxim 1

性能データ

効率対負荷電流の結果を示したものを図2に示します。入力電圧をテストパラメーターとします。

Figure 2, Load current vs. converter efficiency.
図2. 負荷電流対コンバータの効率

コンバータ出力電圧と負荷電流はVIN = 2.5V、VIN = 11Vに対してそれぞれ図3図4に示します。

Figure 3. Converter output voltage and load current with VIN = 2.5V. CH1: output voltage; CH2: MOSFET gate voltage; CH3: output current.
図3. VIN = 2.5Vのときのコンバータ出力電圧と負荷電流
CH1:出力電圧、CH2:MOSFETゲート電圧、CH3:出力電流


Figure 4. Converter output voltage and load current with VIN = 11V. CH1: output voltage; CH2: MOSFET gate voltage; CH3: output current.
図4. VIN = 11Vのときのコンバータ出力電圧と負荷電流
CH1:出力電圧、CH2:MOSFETゲート電圧、CH3:出力電流