雙通道同步單片式降壓型穩(wěn)壓器實現(xiàn)縮小整體解決方案的尺寸

Dong Wang

LT8652S是一款雙通道同步單片式降壓型穩(wěn)壓器，具有3 V至18 V的輸入范圍。兩個通道可同時提供高達(dá)8.5 A的連續(xù)電流且每個通道支持高達(dá)12 A的負(fù)載。它具有峰值電流模式控制功能，最小接通時間僅20 ns，即使在高開關(guān)頻率下也可實現(xiàn)高降壓比。快速、干凈、低過沖開關(guān)邊沿在高開關(guān)頻率下也可以實現(xiàn)高效率工作，從而可縮小整體解決方案的尺寸。

LT8652S具備低EMI和小解決方案尺寸，很少有解決方案能同時滿足這兩點。它采用專有的 Silent Switcher?2架構(gòu)，可以較大限度降低EMI，并在高開關(guān)頻率下提供高效率。在這種架構(gòu)下，旁路電容集成到封裝中，因此可以通過出廠設(shè)置實現(xiàn)優(yōu)化的高di/dt環(huán)路布局。因為解決方案對應(yīng)用布局不敏感，所以很容易實現(xiàn)出色的EMI性能。LT8652S大體上是一款整體解決方案，適用于噪聲敏感型應(yīng)用和環(huán)境。

對于電池供電應(yīng)用，輕載和無負(fù)載空閑時的功耗是一個關(guān)鍵參數(shù)，盡可能降低此電流會延長電池的續(xù)航時間。許多應(yīng)用大部分時間都保持空閑狀態(tài)。LT8652S在 Burst Mode?工作模式下，提供16 μA超低靜態(tài)電流，從而能夠盡量延長電池的使用壽命。集成頂部和底部N通道MOSFET有助于提高輕載效率。LT8652S還提供強(qiáng)制連續(xù)模式，可以控制整個輸出負(fù)載范圍內(nèi)的頻率諧波，通過擴(kuò)頻操作進(jìn)一步減少EMI輻射。

LT8652S提供內(nèi)部和外部補(bǔ)償選項。內(nèi)部補(bǔ)償可以盡量減少外部組件數(shù)量，從而可實現(xiàn)更小的解決方案。外部補(bǔ)償通過VC引腳實現(xiàn)，在高開關(guān)頻率下實現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)。VC引腳也可以簡化通道間的均流，以實現(xiàn)并行單路輸出操作。CLKOUT和SYNC引腳支持與其他LT8652S同步，以進(jìn)一步擴(kuò)展現(xiàn)有的功能。為了確保在低電壓、高電流應(yīng)用的負(fù)載下實施嚴(yán)格的輸出電壓調(diào)節(jié)，LT8652S具有差分輸出電壓檢測功能，允許進(jìn)行開爾文連接，以實施輸出電壓檢測，并直接從輸出電容進(jìn)行反饋。

在一些高電流應(yīng)用中，需要使用輸出電流信息來進(jìn)行遙測和診斷。為了防止損壞負(fù)載，可能需要根據(jù)工作溫度限制或降低最大輸出電流。LT8652S的IMON引腳可用于監(jiān)測和降低負(fù)載電流?？梢酝ㄟ^在IMON至GND之間連接正溫度系數(shù)熱敏電阻來設(shè)置基于負(fù)載或基于電路板溫度的降額電流。LT8652S可以通過比較IMON引腳電壓與內(nèi)部1 V基準(zhǔn)電壓源來有效控制負(fù)載或電路板溫度。當(dāng)IMON降至1 V以下時，控制功能無效。

電路描述及功能

圖1顯示3.6 V至18 V輸入、3.3 V/8.5 A和1.2 V/8.5 A，具有2 MHz開關(guān)頻率的電源。每個通道可提供最大12 A連續(xù)負(fù)載電流。整個解決方案只需要少數(shù)幾個額外組件，包括電感和幾個無源組件。圖2顯示圖1中的電路可實現(xiàn)94%峰值效率。

圖 1. 基于 LT8652S 具有超低 EMI 輻射的雙輸出 12 V 至 3.3 V 和 1.2 V 同步降壓轉(zhuǎn)換器。

圖 2. 基于 LT8652S 的 12 V 輸入至 3.3 V/1.2 V 同步降壓轉(zhuǎn)換器的效率和負(fù)載電流 的關(guān)系。

差分電壓檢測提供嚴(yán)格的負(fù)載調(diào)整

對于高電流應(yīng)用，每英寸PCB線路都會導(dǎo)致大幅壓降。對于需要非常嚴(yán)格的輸出電壓的低電壓、高電流負(fù)載，這種壓降可能導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。LT8652S提供差分輸出電壓檢測功能，允許客戶構(gòu)建開爾文連接，以實現(xiàn)輸出電壓檢測和直接從輸出電容進(jìn)行反饋。它可以校正最高±300 mV的輸出接地線路電位。圖3顯示使用差分檢測功能對圖1中的兩個通道實施負(fù)載調(diào)整。

圖 3. 負(fù)載調(diào)整和 CVCC 工作性能。

高開關(guān)頻率，超低EMI輻射和改善的熱性能

在許多電子環(huán)境中，EMI/EMC合規(guī)性已成為一個重要考量因素。LT8652S采用集成式MOSFET、先進(jìn)的工藝技術(shù)和高達(dá)3 MHz的工作頻率，可以實現(xiàn)快速、干凈、低過沖開關(guān)邊沿，在高開關(guān)頻率下也可以實現(xiàn)高效率工作，從而可縮小整體解決方案尺寸。LT8652S使用Silent Switcher 2技術(shù)和集成環(huán)路電容，可以提供高EMI性能，同時降低開關(guān)損耗。開關(guān)頻率擴(kuò)頻操作也有助于通過EMI測試。采用集成環(huán)路電容也無需過多考慮電路板布局和布線層因素。圖4和圖5顯示圖1中應(yīng)用的CISPR 22和CISPR 25 5級EMI性能。

圖 4. 圖 1 中電路的 CISPR 22 輻射 EMI 性能。

圖 5. 圖 1 中電路的 CISPR 25 5級輻射 EMI 性能。

結(jié)論

LT8652S是一款易于使用的單片式降壓穩(wěn)壓器，集成功率MOSFET，內(nèi)置補(bǔ)償電路。它針對高降壓比、高負(fù)載電流和低EMI噪聲要求的應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。該解決方案提供16 μA靜態(tài)電流和Burst Mode工作模式選項，非常適合電池供電的降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用，可明顯延長電池的續(xù)航時間。它具有300 kHz至3 MHz開關(guān)頻率，因此適合大部分工業(yè)和汽車應(yīng)用。集成MOSFET，加上可用的3 MHz開關(guān)頻率，使得最終解決方案的尺寸明顯縮小。CISPR 22和CISPR 25結(jié)果顯示，其輻射EMI性能符合最嚴(yán)格的EMI標(biāo)準(zhǔn)要求。最后，LT8652S的Silent Switcher 2架構(gòu)使其性能不受布局變化和更新的影響，從而簡化了電路板的設(shè)計過程。

審核編輯：郭婷