四路輸出穩(wěn)壓器滿足多個(gè)電源的各種需求

許多現(xiàn)代電子設(shè)備需要多個(gè)電源域來滿足各種設(shè)備和子系統(tǒng)的需求。如果設(shè)計(jì)限制僅限于簡(jiǎn)單地提供穩(wěn)壓良好的電壓，則電源設(shè)計(jì)人員的工作將相對(duì)容易，但電源要求通常要復(fù)雜得多。例如，多個(gè)電源軌必須排序和/或相互跟蹤，以確保正確的系統(tǒng)行為。該設(shè)計(jì)的高功率部分在不使用時(shí)通常關(guān)斷，需要多個(gè)關(guān)斷選項(xiàng)。為模擬電路供電增加了對(duì)干凈、低噪聲電源的需求——不允許開關(guān)瞬變或過大的電壓紋波。當(dāng)然，必須盡可能高效地產(chǎn)生所有電源，以最大限度地降低功耗。

LT3507 通過在緊湊的 5mm ×7mm QFN 封裝中集成了三個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器來滿足這些要求。開關(guān)穩(wěn)壓器具有內(nèi)部電源開關(guān)、獨(dú)立輸入電源、運(yùn)行和跟蹤/軟啟動(dòng)控制以及電源良好指示器。LDO需要一個(gè)外部NPN調(diào)整管，并包括跟蹤/軟啟動(dòng)控制。

三個(gè)獨(dú)立的開關(guān)穩(wěn)壓器...

LT3507 包括三個(gè)獨(dú)立的單片式開關(guān)穩(wěn)壓器，以實(shí)現(xiàn)一種節(jié)省空間的解決方案。通道 1 能夠提供高達(dá) 2.4A 的輸出電流。通道 2 和 3 均能夠提供高達(dá) 1.6A 的輸出電流。三個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器中的每一個(gè)都有自己的電源開關(guān)輸入電源引腳。穩(wěn)壓器可以采用不同的電源工作，以最大限度地提高系統(tǒng)效率。

任何 VIN 引腳上的最大電壓均為 36V。LT3507 內(nèi)部電路由 VIN1 供電，這要求 VIN1 的最小工作電壓為 4V。VIN2 和 VIN3 的最小工作電壓為 3V。由于VIN1為內(nèi)部電路供電，因此當(dāng)任何通道運(yùn)行時(shí)，即使通道1關(guān)閉，它也必須始終至少為4V。

所有三個(gè)穩(wěn)壓器均采用電流模式、恒定頻率架構(gòu)，簡(jiǎn)化了環(huán)路補(bǔ)償。外部補(bǔ)償允許定制環(huán)路帶寬、瞬態(tài)響應(yīng)和相位裕量。反饋基準(zhǔn)為 0.8V，允許輸出電壓低至 0.8V。

穩(wěn)壓器共用一個(gè)主振蕩器，該主振蕩器可在 250kHz 至 2.5MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行電阻編程，或者可同步至相同范圍內(nèi)的外部頻率。每個(gè)穩(wěn)壓器在過載條件下具有頻率折返功能，以提高短路容限。通道 1 相對(duì)于通道 180 和 2 異相 3° 工作，以減小輸入電流紋波。

...和一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器

LT3507 還包括一個(gè) LDO 線性穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器采用一個(gè)外部 NPN 調(diào)整管來提供高達(dá) 0.5A 的輸出電流。基極驅(qū)動(dòng)可為調(diào)整管提供高達(dá)10mA的基極電流，并具有電流限制。LDO 具有內(nèi)部補(bǔ)償功能，可在輸出電容為 2.2μF 或更高時(shí)保持穩(wěn)定。它使用與開關(guān)穩(wěn)壓器相同的0.8V反饋基準(zhǔn)。

如果LDO驅(qū)動(dòng)電流比DRIVE引腳電壓至少高1.5V，則從BIAS引腳汲取，否則從VIN1汲取。這降低了LDO的功耗，特別是當(dāng)VIN1處于高電壓時(shí)。

LDO 沒有單獨(dú)的 RUN 引腳;當(dāng)任何 RUN 引腳為高電平時(shí)，它就會(huì)上電。當(dāng)不使用LDO時(shí)，可以通過將FB引腳拉到1.25V以上，電流至少為30μA來關(guān)斷。如果需要對(duì)LDO進(jìn)行獨(dú)立控制，可以通過將TRK/SS4引腳拉低來強(qiáng)制LDO輸出至0V。如果需要軌道或軟啟動(dòng)功能，請(qǐng)使用漏極開路輸出與下述軌道或軟啟動(dòng)電路并聯(lián)。如果不需要跟蹤和軟啟動(dòng)，則標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出（1.8V至5V）就足夠了。

運(yùn)行控制

每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都有一個(gè) RUN 引腳，以便靈活地關(guān)斷電源域。RUN 引腳為寬范圍邏輯輸入，可由 1.8V CMOS 邏輯驅(qū)動(dòng)，直接由 V 驅(qū)動(dòng)在（最高 36V），或介于兩者之間的任何位置。RUN 引腳吸收少量電流以升壓基準(zhǔn)電壓源。該電流在 3.1V 時(shí)約為 8μA，在 40V 時(shí)約為 36μA。當(dāng)穩(wěn)壓器要關(guān)斷時(shí)，應(yīng)將 RUN 引腳拉低（而不是懸空）。當(dāng)所有三個(gè) RUN 引腳均被拉低時(shí)，LT3507 將進(jìn)入一種低功率停機(jī)狀態(tài)，并從輸入電源吸收小于 1μA 的電流。

跟蹤/軟啟動(dòng)控制

每個(gè)穩(wěn)壓器和LDO都有自己的跟蹤/軟啟動(dòng)（TRK/SS）引腳。當(dāng)該引腳低于 0.8V 基準(zhǔn)電壓時(shí)，穩(wěn)壓器強(qiáng)制其反饋引腳至 TRK/SS 引腳電壓，而不是基準(zhǔn)電壓。TRK/SS 引腳具有一個(gè) 1.25μA 的上拉電流源。軟啟動(dòng)功能需要一個(gè)從 TRK/SS 引腳到地的電容器。啟動(dòng)時(shí)，該電容為0V，迫使穩(wěn)壓器輸出至0V。電流源緩慢地對(duì)電容電壓充電，穩(wěn)壓器輸出按比例斜坡上升。一旦電容電壓達(dá)到0.8V，穩(wěn)壓器將鎖定至內(nèi)部基準(zhǔn)，而不是TRK/SS電壓。

跟蹤功能是通過將從穩(wěn)壓器的TRK/SS引腳連接到主穩(wěn)壓器輸出的電阻分壓器來實(shí)現(xiàn)的。如上所述，主穩(wěn)壓器使用普通軟啟動(dòng)電容來產(chǎn)生控制其他穩(wěn)壓器的啟動(dòng)斜坡。電阻分壓器比率設(shè)置跟蹤類型，重合（比率等于從機(jī)反饋分壓器比率）或比率（比率等于主反饋分壓器比率加上一個(gè)小偏移）。

欠壓和過壓保護(hù)

每個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器都有自己的輸入欠壓關(guān)斷功能，以防止電路在欠壓條件下不穩(wěn)定地工作。VIN1 在 4.0V 時(shí)關(guān)斷，并且由于它是主輸入電壓，因此它關(guān)斷了整個(gè) LT3507。VIN2 和 VIN3 在 3.0V 時(shí)關(guān)斷，僅關(guān)斷受影響通道上的開關(guān)。

LT3507 還具有一個(gè)用戶可編程欠壓和過壓閉鎖功能。欠壓鎖定可防止脈沖拉伸和穩(wěn)壓壓降。它還可以保護(hù)輸入源免受過大電流的影響，因?yàn)榻祲悍€(wěn)壓器是一個(gè)恒定的功率負(fù)載，當(dāng)輸入源為低電平時(shí)會(huì)吸收更多的電流。過壓鎖定可以保護(hù)整流二極管免受過大的反向電壓的影響，并通過限制最小占空比來防止脈沖跳躍。這兩個(gè)鎖定裝置在跳閘時(shí)都會(huì)關(guān)閉所有四個(gè)穩(wěn)壓器。

這些功能通過輸入 UVLO 和 OVLO 上的一對(duì)內(nèi)置比較器實(shí)現(xiàn)。從VINSW引腳到每個(gè)比較器輸入的電阻分壓器設(shè)置跳變電壓和遲滯。VINSW 引腳上拉至 V合1當(dāng)任何 RUN 引腳被拉高時(shí)，當(dāng)所有三個(gè) RUN 引腳都為低電平時(shí)，該引腳斷開。這通過斷開電阻分壓器與輸入電壓來降低關(guān)斷電流。這些比較器具有一個(gè) 1.2V 門限和 10μA 遲滯。UVLO遲滯是吸電流，而OVLO遲滯是電流源。如果不使用這些功能，UVLO 應(yīng)連接到 VINSW，并將 OVLO 連接到地。

頻率控制

開關(guān)頻率由 RT/SYNC 引腳的單個(gè)電阻器設(shè)定。該值可在 250kHz 至 2.5MHz 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。較高的頻率允許使用更小的電感器和電容器，但由于最小導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間限制，效率較低，并且電源的允許降壓比范圍較小。

頻率也可以通過連接到RT/SYNC引腳來同步到外部時(shí)鐘。每當(dāng) LT3507 上電時(shí)，時(shí)鐘源必須提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。如果時(shí)鐘源由LT3507穩(wěn)壓器之一供電，這就會(huì)導(dǎo)致兩難境地：在穩(wěn)壓器上電之前沒有時(shí)鐘，但在有時(shí)鐘之前，穩(wěn)壓器不會(huì)上來！這種情況很容易通過一個(gè)電容器、一個(gè)低漏電二極管和幾個(gè)電阻器來克服。電容將時(shí)鐘源與RT/SYNC引腳隔離，直到電源接通，RT/SYNC引腳上的電阻設(shè)置初始時(shí)鐘頻率。圖 1 中的應(yīng)用程序顯示了如何完成此操作。

圖1.LT3507 采用寬輸入范圍、四路輸出應(yīng)用。

典型應(yīng)用

圖 1 示出了一款典型的 LT3507 應(yīng)用。該應(yīng)用允許非常寬的輸入范圍，從6V到36V。它產(chǎn)生四個(gè)輸出：5V、3.3V、2.5V 和 1.8V。其中三個(gè)輸出的效率如圖2所示。LDO在2.5V時(shí)產(chǎn)生特別低的噪聲輸出，如圖3所示。

圖2.開關(guān)穩(wěn)壓器效率。

圖3.LT3507 的內(nèi)置 LDO 提供了一個(gè)低噪聲輸出。

輸出設(shè)置為使用5V電源作為主電源的同步跟蹤。但是等等，TRK/SS4引腳上沒有電阻分壓器！這沒有錯(cuò);只要Q1是低VCESAT晶體管，LDO輸出就會(huì)同時(shí)跟蹤其來源的電源（在本例中為3.3V電源），例如此處使用的NSS30101。請(qǐng)記住，這個(gè)小作弊僅適用于重合跟蹤。圖4顯示了四個(gè)輸出的啟動(dòng)波形。

圖4.同步跟蹤波形。

在此應(yīng)用中，時(shí)鐘與由3.3V輸出供電的外部電源同步。電容隔離時(shí)鐘，直到3.3V電源良好，然后將時(shí)鐘信號(hào)傳遞至RT/SYNC引腳。應(yīng)該注意的是，只要IOUT4 + IOUT2≤1.5A，LDO實(shí)際上可以提供高達(dá)0.5A的電流。

結(jié)論

LT3507 為四個(gè)電源提供了一種緊湊的解決方案。其纖巧的 5mm ×7mm QFN 封裝包括三個(gè)高效開關(guān)穩(wěn)壓器和一個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器。只需幾個(gè)小電感器和陶瓷電容器即可構(gòu)成四個(gè)高效率降壓穩(wěn)壓器。多種選擇可確保 LT3507 滿足多種多路輸出應(yīng)用的需要。

審核編輯：郭婷