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LTC3865雙輸出降壓型穩壓器實現重負載條件下最高效率的應用

星星科技指導員 ? 來源:ADI ? 作者:Stephanie Dai ? 2023-04-12 11:15 ? 次閱讀

LTC3865 是一款高性能降壓型控制器,具有兩個恒定頻率、電流模式、同步降壓型控制器和片內驅動器。它在寬輸入范圍內提供高輸出電流能力。LTC3865 提供的一個重要特性是其高準確度的可編程輸出電壓。內部精密反饋電阻可通過兩個 VID 引腳從 1 種不同的輸出電壓中進行選擇。內部電阻器減少了外部元件的數量,并確保低壓軌的精度為1%。

LTC3865 適合于輸入電壓高達 38V 和輸出電壓高達 5V 的應用。它可以同步到高達 750kHz 的頻率,并采用緊湊的 5mm × 5mm QFN 封裝。該器件還能夠進行電感 DCR 檢測,從而在較高負載電流下提高效率。這些特性非常適合設計解決方案尺寸受限的寬輸入電壓范圍、高電流應用。

引腳可選輸出

LTC3865 具有引腳可編程輸出電壓。將每個通道的兩個 VID 引腳連接到 INTV抄送、GND 或讓它們保持浮動會導致 0.6V 至 5V 的九種不同輸出電壓(見表 1)。引腳編程省去了至少四個外部反饋電阻,使整體設計解決方案空間保守且具有成本效益。如果應用需要引腳編程不支持的輸出電壓,仍然可以選擇使用外部電阻來設置輸出電壓。由于 LTC3865 集成了精準反饋電阻器,因此它可以在 1.0V 至 6.1V 的輸出范圍內實現 8% 的輸出準確度,對于 1.5V 至 2V 的輸出準確度可實現 5.5% 的輸出準確度,并在 ?40°C 至 85°C 的溫度范圍內保持此準確度。

VID11/VID21 VID21/VID22 V輸出1/V輸出2(五)
國際電視抄送 國際電視抄送 5.0
國際電視抄送 3.3
國際電視抄送 接地 2.5
國際電視抄送 1.8
0.6 或外部分壓器
接地 1.5
接地 國際電視抄送 1.2
接地 1.0
接地 接地 1.1

R意義和直流電阻傳感

對于要求在高負載電流下實現最高效率的應用,與DCR檢測相比,檢測電阻會犧牲幾個百分點的效率。電感DCR是電感銅繞組電阻的表現形式。在高電流應用中,典型電感值較低,因而允許使用DCR值低于1mΩ的高飽和電流電感。DCR 電流檢測通過檢測低銅 DCR 兩端的壓降來監控電感電流,從而利用這一點。這消除了檢測電阻及其額外的功率損耗,從而提高了效率并降低了解決方案尺寸和成本。DCR檢測應用示例如圖1所示。圖 2 顯示了效率比較。

poYBAGQ2IleAQ09uAACqvUTz2wI494.jpg

圖1.直流電阻傳感應用。

pYYBAGQ2KMWAauEZAAEJwo7Npi0617.png

圖2.圖1所示電路的效率。

多相操作

LTC3865 以 180° 錯相方式操作兩個通道。這降低了所需的輸入電容電源引起的噪聲。憑借其電流模式架構,它可以配置為雙路輸出,或兩個功率級連接在一起的單路輸出。

雙相單輸出應用易于配置;只需綁定渠道的補償 (ITH)、反饋 (VFB)、使能 (RUN)、電源良好 (PGOOD) 和跟蹤/軟啟動 (TRK/SS) 引腳。通過將有效開關頻率和交錯相位加倍,單輸出配置最大限度地減少了所需的輸入和輸出電容以及電壓紋波,并允許快速瞬態響應和增強的電流能力。雙相單輸出應用的示例如圖3所示。

pYYBAGQ2KMqAGW3uAAFR00ZHsEk867.png

圖3.單輸出應用。

具有負反向電流限制的輸出過壓保護

保護IC免受過壓條件影響的傳統方法是使用過壓比較器,以防止瞬態過沖(>10%)以及其他可能導致輸出電壓過沖的更嚴重情況。在這種情況下,頂部 MOSFET 關斷,底部 MOSFET 導通并保持導通,直到輸出電容釋放過多能量,使輸出恢復穩壓。

無限期打開底部MOSFET以清除過壓情況的一個問題是,有時需要過大的反向電流才能對輸出電容放電。在這些情況下,底部FET會經歷極端的電流應力。為避免這種情況,LTC3865 增加了一個 –53mV 的反向電流限值。通過設定允許的反向電流量下限,LTC3865 可限制底部 FET 的導通時間。此功能在動態重新編程輸出電壓的應用中非常重要。例如,如果輸出電壓從1.8V更改為1.5V,則激活反向電流限制,如圖4所示。

poYBAGQ2KNCAApZqAAD9kTB1r0w102.png

圖4.作為 V外從 1.8V 轉換到 1.5V,采用 –53mV 反向電流限制和 10mΩ 檢測電阻,反向電感電流限制在 5.3A 左右。

頻率選擇和模式/PLLIN頻率

為了最大限度地提高輕負載條件下的效率,LTC3865 可設置為自動突發模式操作。或者,為了以犧牲輕負載效率為代價將噪聲降至最低,可以將其設置為在強制連續導通模式下工作。對于相對較高的效率和低噪聲操作,可以將其設置為兩者的混合運行,即脈沖跳躍模式。脈沖跳躍模式與強制連續模式一樣,與突發模式操作相比,具有更低的輸出紋波、低音頻噪聲和更低的射頻干擾。它還提高了輕負載效率,但不如突發模式操作那么多。?

MODE/PLLIN 引腳上的時鐘強制控制器進入強制連續模式,并將內部振蕩器與此引腳上的時鐘同步。集成在該引腳上的鎖相環由一個內部壓控振蕩器和一個鑒相器組成。這允許控制器 1 的頂部 MOSFET 的導通鎖定到施加到 MODE/PLLIN 引腳的外部時鐘信號的上升沿。LTC3865 的頻率范圍為 250kHz 至 750kHz。如果未施加外部同步信號,則有一個 7.5μA 的精準電流從 FREQ 引腳流出,該電流可用于通過從引腳到 SGND 的單個電阻器將 LTC3865 的工作頻率從 250kHz 設置為 750kHz。

結論

LTC?3865 降壓型穩壓器非常適合于需要電感器 DCR 檢測以實現重負載條件下最高效率的應用。它能夠調節兩個獨立的輸出,并可通過將其通道連接在一起和/或通過并聯額外的 LTC3865 功率級來配置為更高的負載電流能力。LTC3865 的 VID 可編程輸出電壓減少了器件數量,同時提高了設計靈活性。這些特性,加上其額外的負反向電流限制和集成的 PLL 特性,使得 LTC3865 非常適合多種應用。

審核編輯:郭婷

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