LTC3865雙輸出降壓型穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)重負(fù)載條件下最高效率的應(yīng)用

LTC3865 是一款高性能降壓型控制器，具有兩個(gè)恒定頻率、電流模式、同步降壓型控制器和片內(nèi)驅(qū)動(dòng)器。它在寬輸入范圍內(nèi)提供高輸出電流能力。LTC3865 提供的一個(gè)重要特性是其高準(zhǔn)確度的可編程輸出電壓。內(nèi)部精密反饋電阻可通過兩個(gè) VID 引腳從 1 種不同的輸出電壓中進(jìn)行選擇。內(nèi)部電阻器減少了外部元件的數(shù)量，并確保低壓軌的精度為1%。

LTC3865 適合于輸入電壓高達(dá) 38V 和輸出電壓高達(dá) 5V 的應(yīng)用。它可以同步到高達(dá) 750kHz 的頻率，并采用緊湊的 5mm × 5mm QFN 封裝。該器件還能夠進(jìn)行電感 DCR 檢測，從而在較高負(fù)載電流下提高效率。這些特性非常適合設(shè)計(jì)解決方案尺寸受限的寬輸入電壓范圍、高電流應(yīng)用。

引腳可選輸出

LTC3865 具有引腳可編程輸出電壓。將每個(gè)通道的兩個(gè) VID 引腳連接到 INTV抄送、GND 或讓它們保持浮動(dòng)會(huì)導(dǎo)致 0.6V 至 5V 的九種不同輸出電壓（見表 1）。引腳編程省去了至少四個(gè)外部反饋電阻，使整體設(shè)計(jì)解決方案空間保守且具有成本效益。如果應(yīng)用需要引腳編程不支持的輸出電壓，仍然可以選擇使用外部電阻來設(shè)置輸出電壓。由于 LTC3865 集成了精準(zhǔn)反饋電阻器，因此它可以在 1.0V 至 6.1V 的輸出范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) 8% 的輸出準(zhǔn)確度，對于 1.5V 至 2V 的輸出準(zhǔn)確度可實(shí)現(xiàn) 5.5% 的輸出準(zhǔn)確度，并在 ?40°C 至 85°C 的溫度范圍內(nèi)保持此準(zhǔn)確度。

R意義和直流電阻傳感

對于要求在高負(fù)載電流下實(shí)現(xiàn)最高效率的應(yīng)用，與DCR檢測相比，檢測電阻會(huì)犧牲幾個(gè)百分點(diǎn)的效率。電感DCR是電感銅繞組電阻的表現(xiàn)形式。在高電流應(yīng)用中，典型電感值較低，因而允許使用DCR值低于1mΩ的高飽和電流電感。DCR 電流檢測通過檢測低銅 DCR 兩端的壓降來監(jiān)控電感電流，從而利用這一點(diǎn)。這消除了檢測電阻及其額外的功率損耗，從而提高了效率并降低了解決方案尺寸和成本。DCR檢測應(yīng)用示例如圖1所示。圖 2 顯示了效率比較。

圖1.直流電阻傳感應(yīng)用。

圖2.圖1所示電路的效率。

多相操作

LTC3865 以 180° 錯(cuò)相方式操作兩個(gè)通道。這降低了所需的輸入電容和電源引起的噪聲。憑借其電流模式架構(gòu)，它可以配置為雙路輸出，或兩個(gè)功率級(jí)連接在一起的單路輸出。

雙相單輸出應(yīng)用易于配置;只需綁定渠道的補(bǔ)償 （ITH）、反饋 （VFB）、使能 （RUN）、電源良好 （PGOOD） 和跟蹤/軟啟動(dòng) （TRK/SS） 引腳。通過將有效開關(guān)頻率和交錯(cuò)相位加倍，單輸出配置最大限度地減少了所需的輸入和輸出電容以及電壓紋波，并允許快速瞬態(tài)響應(yīng)和增強(qiáng)的電流能力。雙相單輸出應(yīng)用的示例如圖3所示。

圖3.單輸出應(yīng)用。

具有負(fù)反向電流限制的輸出過壓保護(hù)

保護(hù)IC免受過壓條件影響的傳統(tǒng)方法是使用過壓比較器，以防止瞬態(tài)過沖（>10%）以及其他可能導(dǎo)致輸出電壓過沖的更嚴(yán)重情況。在這種情況下，頂部 MOSFET 關(guān)斷，底部 MOSFET 導(dǎo)通并保持導(dǎo)通，直到輸出電容釋放過多能量，使輸出恢復(fù)穩(wěn)壓。

無限期打開底部MOSFET以清除過壓情況的一個(gè)問題是，有時(shí)需要過大的反向電流才能對輸出電容放電。在這些情況下，底部FET會(huì)經(jīng)歷極端的電流應(yīng)力。為避免這種情況，LTC3865 增加了一個(gè) –53mV 的反向電流限值。通過設(shè)定允許的反向電流量下限，LTC3865 可限制底部 FET 的導(dǎo)通時(shí)間。此功能在動(dòng)態(tài)重新編程輸出電壓的應(yīng)用中非常重要。例如，如果輸出電壓從1.8V更改為1.5V，則激活反向電流限制，如圖4所示。

圖4.作為 V外從 1.8V 轉(zhuǎn)換到 1.5V，采用 –53mV 反向電流限制和 10mΩ 檢測電阻，反向電感電流限制在 5.3A 左右。

頻率選擇和模式/PLLIN頻率

為了最大限度地提高輕負(fù)載條件下的效率，LTC3865 可設(shè)置為自動(dòng)突發(fā)模式操作。或者，為了以犧牲輕負(fù)載效率為代價(jià)將噪聲降至最低，可以將其設(shè)置為在強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通模式下工作。對于相對較高的效率和低噪聲操作，可以將其設(shè)置為兩者的混合運(yùn)行，即脈沖跳躍模式。脈沖跳躍模式與強(qiáng)制連續(xù)模式一樣，與突發(fā)模式操作相比，具有更低的輸出紋波、低音頻噪聲和更低的射頻干擾。它還提高了輕負(fù)載效率，但不如突發(fā)模式操作那么多。?

MODE/PLLIN 引腳上的時(shí)鐘強(qiáng)制控制器進(jìn)入強(qiáng)制連續(xù)模式，并將內(nèi)部振蕩器與此引腳上的時(shí)鐘同步。集成在該引腳上的鎖相環(huán)由一個(gè)內(nèi)部壓控振蕩器和一個(gè)鑒相器組成。這允許控制器 1 的頂部 MOSFET 的導(dǎo)通鎖定到施加到 MODE/PLLIN 引腳的外部時(shí)鐘信號(hào)的上升沿。LTC3865 的頻率范圍為 250kHz 至 750kHz。如果未施加外部同步信號(hào)，則有一個(gè) 7.5μA 的精準(zhǔn)電流從 FREQ 引腳流出，該電流可用于通過從引腳到 SGND 的單個(gè)電阻器將 LTC3865 的工作頻率從 250kHz 設(shè)置為 750kHz。

結(jié)論

LTC?3865 降壓型穩(wěn)壓器非常適合于需要電感器 DCR 檢測以實(shí)現(xiàn)重負(fù)載條件下最高效率的應(yīng)用。它能夠調(diào)節(jié)兩個(gè)獨(dú)立的輸出，并可通過將其通道連接在一起和/或通過并聯(lián)額外的 LTC3865 功率級(jí)來配置為更高的負(fù)載電流能力。LTC3865 的 VID 可編程輸出電壓減少了器件數(shù)量，同時(shí)提高了設(shè)計(jì)靈活性。這些特性，加上其額外的負(fù)反向電流限制和集成的 PLL 特性，使得 LTC3865 非常適合多種應(yīng)用。

審核編輯：郭婷