許多應(yīng)用需要能夠精確調(diào)節(jié)電壓和精確限制輸出電流的電源，但很少有解決方案可以通過單個(gè)IC同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通常必須在一個(gè)特性的精度和另一個(gè)特性的精度之間進(jìn)行權(quán)衡，方法是選擇具有粗電流限值的高增益、高精度穩(wěn)壓器或具有粗電壓鉗位的高精度電流穩(wěn)壓器。

LT3741 通過在單個(gè) IC 中組合一個(gè)準(zhǔn)確的電流穩(wěn)壓器和一個(gè)準(zhǔn)確的穩(wěn)壓器，簡化了恒定電流、恒定電壓穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)，從而消除了電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的權(quán)衡。LT?3741 是一款同步降壓型 DC/DC 控制器，專為調(diào)節(jié)高達(dá) 20A 的輸出電流和高達(dá) 34V 的輸出電壓而設(shè)計(jì)，具有 ±6% 的電流調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度和 ±1.5% 的電壓準(zhǔn)確度。由于 LT3741 的平均電流模式控制架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)近乎理想的恒定電壓和恒定電流調(diào)節(jié)。如圖1所示，電壓和電流環(huán)路之間的過渡是無縫的，而且非常清晰。

圖1.V外與我外適用于 200W、10V/20A 恒流、恒壓降壓轉(zhuǎn)換器。

一種獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許 LT3741 同時(shí)吸收電流和拉出電流。通過模擬控制引腳 CTRL1 和 CTRL2 實(shí)現(xiàn)精確的負(fù)載電流控制。開關(guān)頻率可在 200kHz 至 1MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行編程，并同步至一個(gè) 300kHz 至 1MHz 的外部時(shí)鐘。

單節(jié)鋰離子電池充電器提供 10A 的充電電流

鋰離子電池充電的安全性和熱限制意味著充電器必須能夠仔細(xì)控制充電電流和電壓。理想情況下，微控制器可以在初始和浮充階段精確地節(jié)流充電電流。這迫使使用具有精確可調(diào)電流控制、熱限制功能和精確電壓限制的電流調(diào)節(jié)方案。

LT3741 可輕松滿足這些要求。圖 2 示出了配置為鋰離子電池充電器的 LT3741，其最大電流限值設(shè)置為 10A，電壓限值設(shè)定為 4.2V。充電電流與輸出電壓無關(guān)，可通過 CTRL0 調(diào)節(jié)至 1A。V的分壓器裁判至 CTRL2 提供使用溫度相關(guān)電阻器的熱限值控制。

圖2.10A單節(jié)鋰離子電池充電器。

隨著電流和電壓控制之間的急劇轉(zhuǎn)換，LT3741 允許電池以恒定電流充電至電壓調(diào)節(jié)點(diǎn)，從而提供系統(tǒng)可靠性和安全性。該解決方案的效率約為 93%。

熱降額負(fù)載電流

對于任何大功率穩(wěn)壓器來說，適當(dāng)?shù)臒峁芾韺τ诒Ｗo(hù)負(fù)載并減少系統(tǒng)范圍損壞的機(jī)會(huì)都是必不可少的。LT3741 采用 CTRL2 引腳來減小調(diào)節(jié)的電感器電流。當(dāng) CTRL2 低于 CTRL1 引腳上的模擬控制電壓時(shí)，調(diào)節(jié)電流就會(huì)減小。溫度降額使用來自 V 的溫度相關(guān)電阻分壓器進(jìn)行編程裁判引腳接地。

超級電容器充電器

超級電容器正在許多應(yīng)用中取代鉛酸電池，從用于無繩工具的快速充電電源到用于微處理器的短期備用電源，再到車輛和移動(dòng)防御應(yīng)用。盡管這些應(yīng)用中的每一個(gè)都從使用超級電容器中獲得不同的好處，但它們都需要仔細(xì)控制充電電流和電壓限制，以防止系統(tǒng)范圍的損壞或?qū)Τ夒娙萜鞯膿p壞。無論輸出電壓如何，充電電源都必須為超級電容器提供精確調(diào)節(jié)的電流源，同時(shí)提供精確的電壓限制以防止過度充電。

圖3所示為具有20V穩(wěn)壓輸出電壓的5A超級電容充電器。LT3741 利用一個(gè)寬輸入共模范圍誤差放大器進(jìn)行電流調(diào)節(jié)，通過寬輸出電壓范圍（包括輸出短路）提供準(zhǔn)確的充電電流。這對于防止過度散熱和限制完全放電的超級電容器內(nèi)的充電電流至關(guān)重要。在圖 4 中，該充電器的輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖，顯示了 LT3741 將電流調(diào)節(jié)維持到一個(gè)幾乎短路的輸出中。

圖3.具有 20V 穩(wěn)壓輸出的 5A 超級電容器充電器。

圖4.輸出電壓與負(fù)載電流的關(guān)系，用于 5V/20A 超級電容器充電器。

圖5.20A超級電容器充電器的效率和功率損耗與負(fù)載電流的關(guān)系。

強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器和高電流LDO

現(xiàn)代高電流開關(guān)功率MOSFET采用低電阻驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)時(shí)效率最高，可降低過渡損耗。LT3741 內(nèi)置非常強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器。LG 和 HG PMOS 上拉驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通電阻典型值為 2.3Ω。LG和HG NMOS下拉驅(qū)動(dòng)器的導(dǎo)通電阻通常小于1.3Ω。雖然柵極驅(qū)動(dòng)器降低了損耗，但 LT3741 還能夠在負(fù)載電流超過 20A 的情況下并聯(lián)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)高電流 MOSFET。LT3741 利用一個(gè) 5V 內(nèi)部高電流低壓差穩(wěn)壓器，為柵極驅(qū)動(dòng)器提供高達(dá) 50mA 的電流。

100W 20V/5A 恒流/恒壓降壓轉(zhuǎn)換器

LT3741 可用作一種通用電源解決方案，其中需要準(zhǔn)確的輸出電流限值。圖6所示為500kHz、100W、20V/5A恒流、恒壓轉(zhuǎn)換器。平均電流模式控制使 LT3741 保持穩(wěn)定，并使其能夠輕松滿足任何輸出電壓或電流要求。為了提供額外的保護(hù)，LT3741 采用一種共模閉鎖電路，以防止輸出超過電流控制環(huán)路誤差放大器的輸入共模范圍。

圖6.100W 20V/5A 恒流、恒壓降壓轉(zhuǎn)換器。

緊湊型解決方案

LT3741 采用 20 引腳裸露焊盤 TSSOP 或 20 引腳 4mm × 4mm 裸露焊盤 QFN 封裝，從而創(chuàng)建了一個(gè)完整、不折不扣的電源解決方案，其占用的尺寸僅為 1.5 英寸2.該器件專為與低電感、高飽和電流電感器配合使用而設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步減小電路板面積和型材高度。圖7所示為產(chǎn)生6V/20A恒流、恒壓輸出的演示電路。這種特殊設(shè)計(jì)中的組件具有標(biāo)準(zhǔn)占位面積，因此可以輕松切換它們以調(diào)整輸出電流限制和調(diào)節(jié)電壓。

圖7.DC1602A 大功率恒流恒壓演示電路。

結(jié)論

LT3741 為具有近乎理想的電壓和電流調(diào)節(jié)特性的恒定電流和恒定電壓應(yīng)用提供了準(zhǔn)確的電流和電壓調(diào)節(jié)。高增益電流控制環(huán)路和同樣高增益電壓控制環(huán)路的組合放寬了其他電源組件的容差要求，從而降低了總體成本、復(fù)雜性和電路板尺寸。平均電流模式控制允許使用低值、低成本、高飽和電流電感器，以進(jìn)一步減小電路板占板面積。考慮到當(dāng)今電池和超級電容器充電器的需求，以及系統(tǒng)對高精度電流限制和電壓調(diào)節(jié)的要求，LT3741 提供了一種通用的電源解決方案。

審核編輯：郭婷