LT8582雙通道轉換器在單片式雙通道解決方案中的應用

不乏IC可以幫助設計人員構建開關DC/DC開關電源。選擇范圍從需要多個外部組件的多功能控制器到完全集成的單片解決方案，這些解決方案受益于低外部元件數(shù)量，以最大限度地減小整體解決方案尺寸。LT8582 雙通道轉換器在一個完整的單片式雙通道解決方案中提供了控制器 IC 的多功能性。

LT8582 集成了兩個完整的獨立轉換器，包括高功率 3A、42V 電源開關。它可以工作在高達 2.5MHz 的頻率下，并采用纖巧的 7mm × 4mm DFN 封裝，適合最小的空間。它包括多種特性，使設計人員能夠優(yōu)化轉換器，例如軟啟動、單引腳反饋、單電阻頻率設置、主/從電源開關、單獨的最大命令和故障電流限制、用于輸出或輸入斷開的外部 PFET 控制、FAULT 保護、用于電源排序的 PG 引腳以及用于異相同步和管芯溫度監(jiān)控的 CLKOUT 信號。

靈活性和簡單性

LT8582 的每個通道均可在升壓、SEPIC、反相或反激式拓撲中獨立配置。圖 1 顯示了可用于商業(yè)或工業(yè)應用的一些常見組合，例如本地電源、LCD/電子墨水顯示器和發(fā)動機控制單元 （ECU）。

圖1.常見的雙電源拓撲組合。

LT8582 堅固耐用，性能穩(wěn)定。即使具有所有高級功能，它也易于使用 - 設計人員可以選擇應用功能以適應各種應用。其 2.5V 至 22V 的寬輸入工作電壓以及每個通道上的 3A、42V 開關增加了芯片的多功能性。

高開關頻率

LT8582 的恒定頻率振蕩器可利用一個電阻器在 200kHz 至 2.5MHz 范圍內進行編程，該振蕩器采用頻率折返以在轉換器啟動期間更好地控制電感器電流。這種寬頻率范圍允許放置開關噪聲，從而避免敏感頻率。雖然較低的開關頻率可提供更高的效率，但較高的開關頻率有助于減小無源元件的尺寸。通過將時鐘信號連接到 SYNC 引腳，開關頻率可以同步到一個外部時鐘。將 SYNC 引腳接地使能內部振蕩器。

CLKOUT 引腳、同步和溫度監(jiān)控

LT8582 具有兩個 CLKOUT 信號，每個通道一個。通道 1 的 CLKOUT 具有固定的 50% 占空比，與電源開關異相 180°。這可用于將通道2的反相同步到通道1，從而降低轉換器的整體輸入電流紋波。通道 2 的 CLKOUT 信號具有隨管芯溫度變化的占空比（每 10°C 3%），并且與電源開關同相。這可用于監(jiān)控芯片溫度。

故障保護和柵極引腳

LT8582 具有用于檢測開關過流 V 的內部電路在過壓和芯片過溫 （> ~165°C）。芯片的 GATE 引腳是一個下拉電流源，可在故障期間控制外部 PFET。外部PFET可以斷開輸入或輸出，如圖2所示。

圖2.控制外部PFET進行輸入斷開（左）和輸出斷開（右）。

當檢測到故障時，LT8582 停止開關，GATE 引腳變?yōu)楦咦杩?。然后外?R 關閉外部 PFET門電阻器。R型門必須選擇電阻器，以便有足夠的V一般事務人員可用于PFET在正常操作下完全增強為三極管。當故障消除時，LT8582進入一個超時周期，允許組件在重新啟動序列開始之前冷卻。

如圖3所示，使用兩個外部PFET和GATE引腳可以實現(xiàn)反向輸入電壓保護和輸出短路保護。啟動時，通道的電源電壓通過M2的體二極管提供，而M1保持電源路徑斷開。當柵極引腳被下拉時，兩個PFET都導通。如果輸入電壓反轉，通道和電源路徑通過M2與輸入電源斷開。如果輸出短路，則電源路徑通過M1與輸入電源斷開。GATE 引腳在不使用時可以保持浮動狀態(tài)。

圖3.反向電池和輸出短路保護。

GATE引腳的另一個用途是限制轉換器啟動電流。在啟動期間，GATE引腳電流隨SS引腳電壓線性增加，當SS電壓超過500mV時，最大電流為~1mA。這允許外部PFET緩慢導通并逐漸提高輸出電壓。結合頻率折返和軟啟動，此功能使轉換器啟動非常平穩(wěn)，即使在熱插拔事件中也是如此。

圖4說明了GATE引腳如何為升壓轉換器提供短路保護。該電路利用芯片的通道1作為升壓轉換器，將通道2用作雙電感、負相轉換器，從5V輸入電源產生±12V輸出。

圖4.一個1.5MHz +5V至±12V雙通道轉換器，采用一個LT8582。

升壓拓撲的一個常見弱點是，它通過電感和二極管從輸入到輸出具有直接直流路徑。輸出短路會導致通過轉換器的電流不受控制地增加，如果在此期間切換，可能會損壞直流路徑和電源開關中的一個或多個組件。LT8582 通過在器件檢測到過流情況時斷開直流路徑來解決此問題。

對于雙電感反相和SEPIC拓撲，由于電源路徑中的串聯(lián)電容器，輸入和輸出之間沒有直接直流路徑，因此不需要外部PFET。

圖4中的電路工作在1.5MHz的高開關頻率。如果出現(xiàn)散熱問題，使用更大的接地層和更好的氣流有助于消除額外的熱量。

主/從電源開關

LT8582 的每個通道都包含一個主開關和一個從開關，其額定電流分別為 1.7A 和 1.3A。開關按相位驅動，內部電流比較器僅感測通過主開關的電流。通常，這些開關連接在一起;分離后，它們可用于構建高壓電荷泵，如圖5所示。電荷泵電路產生的輸出電壓高于IC可以承受的電壓。

圖5.高壓VFD和燈絲偏置電源。

電荷泵電路的第一級基于升壓拓撲，使用通道的主開關。通道的從開關用于驅動其他電荷泵級，使升壓級的輸出電壓成倍增加。這種配置的好處是主開關不受容性電流尖峰的影響，從而使 LT8582 能夠明顯地檢測電感電流。此外，電荷泵二極管不需要通常用于限制容性電流尖峰的串聯(lián)電阻。

高輸出電壓可用于低電流負載，如真空熒光顯示器 （VFD）。在這種情況下，LT8582的第二個通道可以配置為SEPIC轉換器，以偏置VFD的燈絲。在這里，通道2的主開關和從開關可以連接在一起以增加輸出電流。圖6顯示了電荷泵電路在不同功率電平下的效率。

圖6.電荷泵效率與輸出功率的關系。

故障和電壓C電流限制

LT8582 具有兩個不同的電流限值：VC電流限制，這是可以命令的最大電流，以及FAULT電流限制，這是轉換器過電流時的最大電流。FAULT 電流限值在內部設置高于 VC電流限制。當達到FAULT電流限值時，芯片進入故障模式并停止開關。然而，當 VC達到電流限制時，芯片降低開關占空比，降低輸出電壓。

五世C電流限制功能可用于負載電壓可能長時間處于低水平的情況，例如為超級電容器充電時。圖 7 演示了 V 如何C電流限制和 GATE 引腳可用于利用一個 LT8582 和一個由四個超級電容器組成的組來構建備用電源。

圖7.對備用電源中的超級電容器進行充電/放電。

實際電路如圖8所示。這里，LT8582的通道1配置為SEPIC轉換器，用于在V時為超級電容器組充電在存在。此時，通道1的GATE引腳使能，外部PFET為從輸入到輸出的負載電流提供路徑。一旦輸入電源斷開，LT8582 的通道 2（配置為升壓轉換器）則無延遲地向負載提供電壓，而外部 PFET 斷開輸入與輸出的連接，從而防止能量回流至 V在.

圖8.使用超級電容器的備用電源。

完整的備用電源電路如圖8所示。根據(jù)所示的組件值，當V時，超級電容器組充電至10V在高于 ~11.4V。一次 V在低于~11.2V，電路保持V外在11V下約90秒，負載電流為500mA。超級電容器充電/放電期間的目標波形如圖9所示。

圖9.超級電容器充電（左）和放電（右）期間感興趣的波形。

PG 引腳和基于事件的排序

PG 引腳是一個漏極開路高電平有效引腳，指示輸出電壓接近穩(wěn)壓。對于大多數(shù)應用，這相當于輸出電壓與目標輸出電壓相差 8%。SHDN引腳用于使能/禁用通道。將SHDN引腳驅動至地將禁用通道，而將SHDN驅動至1.3V以上使能通道。

圖10顯示了如何使用這兩個引腳按順序接通電源，這是具有多個電壓電平的系統(tǒng)可能需要的。當通道1的輸出電壓接近調節(jié)電壓時，通道1的PG引腳釋放通道2的SHDN引腳，使能通道2。為了確保通道1的PG引腳在被通道2檢測時的狀態(tài)有效，通道1必須首先激活，即VIN1 UVLO應設置為低于VIN2 UVLO。為了給系統(tǒng)提供全局關機信號，SHDN.SYS信號驅動兩個NFET，當信號為高電平時禁用兩個通道。

圖 10.順序電源。

完整的電路圖和啟動波形如圖11和12所示。

圖 11.排序 12V 和 5V 雙路輸出。

圖 12.V處的啟動波形在= 12V。

FB 引腳和單電阻器電壓反饋

LT8582 只需要一個反饋引腳即可提供正輸出電壓和負輸出電壓。此外，V僅有一個外部電阻外需要以FB來設置輸出電壓。內部反饋電路自動選擇正確的基準電壓，分別為1.204V或7mV，用于具有正輸出或負輸出的拓撲。

這種反饋結構可用于設計簡單的跟蹤電源，而無需使用跟蹤控制器芯片。如圖13所示，只需在LT8582的兩個反饋引腳之間連接一個額外的電阻即可實現(xiàn)此目的。

圖 13.使用一個額外的電阻跟蹤電源。

R認知障礙/ 1FB12和 RFB2形成電阻分壓器。通過它們的電流越多，跟蹤效果越好。因此，通過連接電阻R的電流FB12必須相對高于FB1和FB2電流，因此：

選擇 R 后FB12、反饋電阻R認知障礙和 RFB2可以按如下方式計算：

對于圖14所示電路，繪制輸出電壓與負載電流的關系圖可得出圖15。

圖 14.采用一個LT8582的雙跟蹤電源。

圖 15.跟蹤輸出電壓與負載電流（兩個輸出之間的負載）。

結論

LT?8582 是一款具有兩個 3A、42V 電源開關的雙通道獨立單片式轉換器。除了軟啟動、單引腳反饋和單電阻振蕩器等常用特性外，它還包括獨特的特性，如主/從電源開關、單獨的最大命令和故障電流限制、用于輸出或輸入斷開的外部 PFET 控制、故障保護、用于電源排序的 PG 引腳以及用于異相同步和管芯溫度監(jiān)控的 CLKOUT 信號。這些特性使LT8582能夠用于各種應用，從典型的雙軌穩(wěn)壓器到超級電容器備份電源。

LT8582 易于使用且穩(wěn)健耐用。由于其高開關頻率和單片結構，它可用于將功率轉換器安裝到最狹小的空間中。LT8582 采用纖巧型 24 引腳 7mm × 4mm DFN 封裝。

審核編輯：郭婷