高效DC/DC轉(zhuǎn)換器從3.3V背板提供兩個15A輸出

介紹

3.3V 直流母線在寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中廣受歡迎，用于各種較低電壓，為 DSP、ASIC 和 FPGA 供電。這些較低的電壓范圍為1V至2.5V，通常需要高負載電流。為了保持高轉(zhuǎn)換效率，降壓轉(zhuǎn)換器的功率MOSFET導(dǎo)通損耗必須降至最低。問題在于，3.3V總線還頻繁使用亞邏輯電平MOSFET。這種MOSFET具有相對較高的RDS（ON），將轉(zhuǎn)換器的滿載效率限制在 85% 左右。更有效的解決方案是使用邏輯電平MOSFET，其R值非常低DS（ON）但需要一個 5V 電源。LTC1876 通過將一個 1.2MHz 升壓型穩(wěn)壓器 （其從一個 3.3V 輸入產(chǎn)生一個 5V 偏置電源）與兩個提供低電壓輸出的降壓型控制器相結(jié)合，允許使用邏輯電平 MOSFET。通過將所有三個穩(wěn)壓器集成到單個 IC 中，LTC1876 實現(xiàn)了小型且成本低廉的高效電源。

設(shè)計示例

圖1所示為采用3.3V輸入提供2.5V/15A和1.8V/15A的設(shè)計。因為 LTC1876 為 MOSFET 柵極驅(qū)動提供了一個 5V 偏置，所以 RDS（ON）MOSFET Si4838 （典型值為 2.4mΩ） 可用于實現(xiàn)高效率。圖2顯示，在很寬的負載范圍內(nèi)，總效率高于90%。

圖1.LTC1876 設(shè)計可在 15A 和 15A 時將 3.3V 轉(zhuǎn)換至 2.5V，在 15A 時轉(zhuǎn)換 1.8V。

圖2還顯示，該設(shè)計的輕載效率超過84%。這是 LTC1876 突發(fā)模式操作的一個直接優(yōu)勢。兩個降壓通道的異相運行進一步提高了效率。第一通道的頂部MOSFET與第二通道的MOSFET異相180°，從而最大限度地減少了通過輸入電容的RMS電流。這大大降低了與輸入電容ESR相關(guān)的功率損耗。圖3顯示了此操作的詳細電流波形。?

圖2.設(shè)計效率高，如圖1所示。

圖3.每個開關(guān)穩(wěn)壓器的峰值電流為5A，但輸入端的總紋波仍然僅為5A，使C最小化在要求。

結(jié)論

LTC1876 采用三種技術(shù)，從一個低輸入電壓高效地為低電壓 DSP、ASIC 和 FPGA 供電。第一種技術(shù)使用內(nèi)部升壓穩(wěn)壓器為MOSFET柵極驅(qū)動提供單獨的5V電壓。其次，其突發(fā)模式操作可在輕負載下實現(xiàn)高效率。最后是異相技術(shù)，可最大限度地減少輸入RMS損耗并降低輸入噪聲。完整的穩(wěn)壓器電路保持小巧且價格低廉，因為所有三個開關(guān)穩(wěn)壓器（一個升壓穩(wěn)壓器和兩個降壓控制器）都集成在單個IC中。對于提供單獨 5V 或輸入電源大于 5V 的系統(tǒng)，內(nèi)部升壓穩(wěn)壓器可用于提供開關(guān)電流高達 1A 的第三個升壓輸出。

審核編輯：郭婷