電流控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器具有功能、性能和易用性的智能組合

開(kāi)關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的世界充斥著令人眼花繚亂的產(chǎn)品系列。對(duì)于給定的應(yīng)用，只需搜索封裝尺寸、開(kāi)關(guān)頻率、輸入和輸出電壓范圍以及所需特性的最佳組合，即可完成大部分電源設(shè)計(jì)工作。不過(guò)，在許多情況下，LT3580 提供了一種最佳解決方案。它是許多不同應(yīng)用的正確選擇，因?yàn)樗哂泄δ堋⑿阅芎鸵子眯缘?a target="_blank">智能組合。

LT?3580 是一款電流控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，采用纖巧型 8 引腳封裝 （MSOP 和 3mm × 3mm DFN）。該器件的工作頻率范圍為 200kHz–2.5MHz，支持多種配置，包括升壓、反相、反激式和 SEPIC。輸入范圍為 2.5V – 32V，一個(gè)集成的 2A、42V NPN 電源開(kāi)關(guān)使 LT3580 能夠提供從幾分之一瓦到幾瓦以上的高效電源。

挑剔—選擇高達(dá) 2.5MHz 的理想時(shí)鐘頻率

選擇轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)頻率通常是物理尺寸、輸出紋波、效率和頻譜噪聲問(wèn)題等多個(gè)性能參數(shù)之間的折衷。雖然大多數(shù)轉(zhuǎn)換器 IC 以單個(gè)固定頻率工作，但 LT3580 可在 200kHz–2.5MHz 的任何頻率下工作，因而允許您為任何應(yīng)用選擇理想的頻率。

LT2 的高頻能力 （高達(dá) 5.3580MHz） 允許使用更小的電感器和輸出電容器，從而有助于減小轉(zhuǎn)換器的整體尺寸。電感量相應(yīng)的小電感器在較高頻率下工作效果最好，因?yàn)樗鼈冊(cè)诿總€(gè)開(kāi)關(guān)周期中存儲(chǔ)和釋放的能量更少。這可以通過(guò)觀察電感的能量存儲(chǔ)關(guān)系來(lái)了解，

這表明對(duì)于給定的峰值電感電流（I），存儲(chǔ)的能量與電感（L）成正比。因此，較小的電感，每個(gè)周期存儲(chǔ)更少的能量，以更高的頻率切換以提供與較大電感相同的功率。此外，通過(guò)重新排列關(guān)系，較小的電感比大電感更快地達(dá)到其峰值電流（或能量）

并求解 ΔT。

這表明，對(duì)于給定的電感電壓（V），較小的電感（L）將在比較大的電感更短的時(shí)間內(nèi)（T）斜坡上升到其峰值電流（I），再次導(dǎo)致更高頻率的操作以充分利用電感。

根據(jù)負(fù)載要求，高頻操作也有助于減小輸出電容。由于電荷以更小但更頻繁的數(shù)據(jù)包傳遞到輸出，因此對(duì)于給定電容，電壓紋波會(huì)降低。

圖3顯示了在較高開(kāi)關(guān)頻率下減小解決方案尺寸的示例。5V至12V升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率為2.5MHz，與圖1中的2.1MHz解決方案相比，使用更小的電感和更小的輸出電容。代價(jià)是效率略有降低，因?yàn)樵谳^高的開(kāi)關(guān)頻率下會(huì)產(chǎn)生更大的開(kāi)關(guān)損耗。

圖1.這款 1.2MHz、5V 至 12V 升壓轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)超過(guò) 88% 的效率。

圖2.升壓型轉(zhuǎn)換器配置中的 LT3580 框圖

圖3.這款 2V 至 5V 升壓轉(zhuǎn)換器具有 5.12MHz 的高開(kāi)關(guān)頻率，允許使用纖巧的 4mm × 4mm × 1.7mm 電感器。

對(duì)于大電壓增益，LT3580 的低頻能力 （低至 200kHz） 非常有用。圖5顯示了在5kHz頻率下從40V到750V的直接轉(zhuǎn)換。圖6所示為一個(gè)工作頻率為5kHz的350V至200V反激式轉(zhuǎn)換器。

圖4.V 時(shí)的典型內(nèi)部振蕩器頻率在= 5V。

圖5.一個(gè) 750kHz、5V 至 40V、150mA 升壓轉(zhuǎn)換器。

圖6.這款 350V 電源具有一個(gè)微型 5.8mm × 5.8mm × 3mm 變壓器，開(kāi)關(guān)頻率為 200kHz。

最后，LT3580 的寬頻率范圍使其能夠輕松避開(kāi)無(wú)法容忍頻譜噪聲的敏感頻段。例如，無(wú)線電電源可以在2MHz或更高頻率下工作，以避開(kāi)AM廣播頻段。此外，一些RF通信產(chǎn)品對(duì)455kHz的噪聲敏感，因此需要600kHz以上的開(kāi)關(guān)。

精確的時(shí)鐘選項(xiàng)

LT3580 提供了兩種用于產(chǎn)生時(shí)鐘的選項(xiàng)。首先，集成振蕩器可以通過(guò)連接來(lái)自R的單個(gè)電阻器，在200kHz–2.5MHz之間精確設(shè)置。T引腳接地，其中

例如，圖3中的升壓轉(zhuǎn)換器使用35.7k RT電阻器將開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為 2.5MHz。內(nèi)部振蕩器的頻率精確到±10%，溫度變化很小，如圖4所示。出色的頻率容差通過(guò)減少必要的設(shè)計(jì)裕量來(lái)最大限度地提高系統(tǒng)性能。

開(kāi)關(guān)頻率也可以同步至一個(gè)外部時(shí)鐘源。當(dāng)以大于內(nèi)部振蕩器設(shè)定頻率的75%的頻率切換時(shí)，SYNC引腳會(huì)覆蓋內(nèi)部振蕩器。只需使用 V 將數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)連接到 SYNC 引腳IH電平：1.3V至5.5V，V伊利諾伊州低于 0.4V 的水平和 200kHz 和 2.5MHz 之間的任何頻率。出于多種原因，使用外部時(shí)鐘源通常很有幫助，包括...

多個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器同步（通常異相），以減少開(kāi)關(guān)電流尖峰

額外的頻率精度帶來(lái)更高的性能

精確定位敏感頻段外的頻率，以獲得 EMI 優(yōu)勢(shì)。

LTC6908 電阻器設(shè)置振蕩器由于其高精度、雙相輸出、擴(kuò)頻能力、小尺寸和簡(jiǎn)單操作，是產(chǎn)生 SYNC 時(shí)鐘的不錯(cuò)選擇。

單引腳反饋，支持多種配置

LT3580新穎的單引腳反饋減少了外部元件數(shù)量，并允許其用于許多不同的轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹Ｍㄟ^(guò)簡(jiǎn)單地將單個(gè)外部電阻器從VOUT連接到FB引腳來(lái)設(shè)置輸出電壓。FB引腳自動(dòng)伺服到給定拓?fù)涞恼_參考電壓（正VOUT為1.215V，負(fù)VOUT為5mV）。

支持的配置包括升壓、SEPIC（圖 10）和其他拓?fù)?，如反激式（圖 6）和反相（圖 7）。

圖7.該 –5V 輸出反相轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率為 2.5MHz，可接受 3.3V 至 12V 的輸入。

圖8.可配置欠壓鎖定。

圖9.5V至12V升壓拓?fù)涞能泦?dòng)。

圖 10.寬輸入范圍SEPIC轉(zhuǎn)換器，具有5.2MHz的5V輸出開(kāi)關(guān)。

最后，提高Vout精度，F(xiàn)B引腳在工廠修整至精確的電流，而不是像其他器件那樣調(diào)整電阻。這消除了基準(zhǔn)電壓誤差乘以 V外.

軟啟動(dòng)功能可限制啟動(dòng)電流

LT3580 包含一個(gè)軟起動(dòng)電路，用于限制啟動(dòng)期間的峰值開(kāi)關(guān)電流。高啟動(dòng)電流是開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器固有的，因?yàn)榉答伃h(huán)路由于V而飽和外離它的最終價(jià)值還很遠(yuǎn)。穩(wěn)壓器試圖盡快對(duì)輸出電容充電，這會(huì)產(chǎn)生較大的峰值電流。

通過(guò)將一個(gè)外部電容器（通常為100nF至1μF）連接到SS引腳，可以限制啟動(dòng)電流。一旦該器件被激活，該電容器就會(huì)通過(guò)一個(gè)內(nèi)部 2k 電阻緩慢充電至 ~2.275V。低于 ~1.1V 的 SS 電壓會(huì)降低內(nèi)部電流限制。因此，隨著電容器的充電，SS的逐漸斜坡也逐漸增加電流限制。這反過(guò)來(lái)又允許 V外電容器逐漸充電至其最終值，同時(shí)限制啟動(dòng)電流（見(jiàn)圖9）。

創(chuàng)新的 SHDN 引腳可復(fù)位軟啟動(dòng)并用作欠壓鎖定 （UVLO）

SHDN引腳具有閾值遲滯，以抵抗噪聲并容忍緩慢變化的輸入電壓。將 SHDN 引腳驅(qū)動(dòng)至地可關(guān)閉 LT3580，并將輸入電流減小至 1μA 以下。 將 SHDN 驅(qū)動(dòng)到 1.38V 以上使能該器件并開(kāi)始軟啟動(dòng)序列。內(nèi)置安全功能可確保SS電容器在啟動(dòng)開(kāi)始之前主動(dòng)放電。這允許在短 SHDN 脈沖或熱鎖定的情況下進(jìn)行適當(dāng)?shù)能泦?dòng)。

LT3580 還具有一個(gè)集成式 UVLO，當(dāng)輸入電壓降至 ~2.3V 以下時(shí)，該 UVLO 將關(guān)斷芯片。但是，SHDN引腳也可以配置為禁用低于更高電壓的芯片，如圖8所示。

通常，在輸入電源受電流限制、源電阻相對(duì)較高或上升/下降緩慢的情況下，需要UVLO。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器從電源獲取恒定功率，因此電源電流隨著電源電壓下降而增加。這看起來(lái)像是電源的負(fù)電阻負(fù)載，可能導(dǎo)致電源在低電壓條件下限流或鎖存為低電平?？膳渲玫腢VLO可防止穩(wěn)壓器在可能發(fā)生這些問(wèn)題的源電壓下工作。

關(guān)斷引腳比較器具有電壓遲滯，典型門限為 1.32V（上升）和 1.29V（下降）。電阻器 RUVLO2是可選的，但可以包括在內(nèi)，以減少由 SHDN 引腳電流變化引起的整體 UVLO 電壓變化。R 的不錯(cuò)選擇UVLO2是 10k ±1%。為 R 選擇值后UVLO2/ 1UVLO1可以通過(guò)以下任一方法確定：

或

其中VIN+和VIN-分別是上升或下降時(shí)的VIN電壓。

結(jié)論

LT3580 是許多 DC/DC 轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的明智選擇。它具有多種功能，而不會(huì)影響性能或易用性，并采用微型 8 引腳封裝。準(zhǔn)確的可調(diào)時(shí)鐘、2A/42V 電源開(kāi)關(guān)、寬輸入電壓范圍、集成式軟起動(dòng)和一個(gè)可配置的 SHDN 引腳使得 LT3580 成為許多 DC 電源需求的理想選擇。

審核編輯：郭婷