低IQ降壓型直流/直流控制器實(shí)現(xiàn)100%占空比操作

LTC3864 具有低 IQ降壓型直流/直流控制器。它控制一個(gè)外部 P 溝道 MOSFET，以在易于使用的 3 引腳封裝中提供出色的輕負(fù)載效率、寬輸入電壓范圍 （5.60V–12V），包括低壓差操作、可靠性和功能簡(jiǎn)單性。LTC3864 能夠?qū)崿F(xiàn) 100% 占空比操作，因而允許在輸入電源電壓下降的情況下繼續(xù)操作。

這種特性組合使其成為汽車(chē)應(yīng)用的理想選擇，例如電子控制單元 （ECU） 中的始終在線電源。在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)，壓差性能可保證低至 3.5V。LTC3864 提供汽車(chē)溫度和可靠性等級(jí)，并已根據(jù)嚴(yán)格的故障模式和影響分析 （或 FMEA） 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了驗(yàn)證。

高效 PMOS 控制器

LTC3864 憑借一個(gè)強(qiáng)大的 0.9Ω 導(dǎo)通和 2Ω 關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)器以及 40μA 低 I 在全負(fù)載和輕負(fù)載條件下提供了高效率Q突發(fā)模式操作。現(xiàn)代汽車(chē)始終接通應(yīng)用通常需要小于 70μA 的總電源電流，以防止電池耗盡。突發(fā)模式切換和低 I?Q僅 40μA 的電流可在這些極低電流下實(shí)現(xiàn)高效率。

圖1顯示了一個(gè)典型的效率圖，顯示負(fù)載電流降低時(shí)下降幅度很小。輕負(fù)載效率可通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)：第一種通過(guò)低頻突發(fā)模式切換，第二種通過(guò)低 V在我Q.在輕負(fù)載突發(fā)模式操作中，負(fù)載電流由活動(dòng)“突發(fā)”中產(chǎn)生的多個(gè)開(kāi)關(guān)脈沖支持，在突發(fā)之間沒(méi)有切換。

圖1.LTC3864 脈沖跳躍和突發(fā)模式效率。

這有效地降低了開(kāi)關(guān)頻率。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，功率FET開(kāi)關(guān)損耗是一個(gè)重要的損耗分量。降低有效工作頻率可降低開(kāi)關(guān)損耗并提高效率。效率的下限最終由 V 決定在靜態(tài)電流，或 IQ，40μA，可在始終接通的電源應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高效的待機(jī)操作。

寬 V在工作范圍

LTC3864 具有一個(gè)高電壓 PMOS 柵極驅(qū)動(dòng)器，能夠在高達(dá) 60V 和低至 3.5V 的電壓下連續(xù)運(yùn)作。該輸入電壓工作范圍保證在整個(gè)溫度范圍內(nèi)，最高可達(dá) –55oC 至 150oC 軍用級(jí)。最小輸入電壓操作或欠壓鎖定條件實(shí)際上由來(lái)自 V 的差分電壓設(shè)置。在引腳連接到 3.5V 的 CAP 引腳。該電壓用于驅(qū)動(dòng)功率FET的柵極。

LTC3864 的內(nèi)部線性穩(wěn)壓器在 V 之間保持 8V在和上限。當(dāng) V在小于 8V，VCAP 穩(wěn)壓器處于壓差狀態(tài)，CAP 引腳保持在地。在這種情況下，V在欠壓由 V 設(shè)定在-至電容欠壓。LTC3864 保證從 V 開(kāi)始提供 3.5V 的最小值在至 CAP 以確保足夠的 PMOS 開(kāi)關(guān)柵極電壓。對(duì)于低 V在在工作條件下，我們建議選擇閾值電壓小于2V的外部P溝道MOSFET，以確保在接近最小V時(shí)有足夠的過(guò)驅(qū)在.

100% 占空比操作

LTC3864 只需強(qiáng)制柵極接通，即可利用一個(gè)外部 P 通道自然而輕松地處理 100% 占空比操作。無(wú)需升壓驅(qū)動(dòng)或額外的電路。雖然在高電流下使用 P 溝道而不是 N 溝道會(huì)產(chǎn)生效率損耗，但該解決方案的簡(jiǎn)單性使得 LTC3864 非常適合于許多中低電流電平應(yīng)用。

汽車(chē)應(yīng)用中的一個(gè)重要功能是冷啟動(dòng)條件下的輸出電壓壓降。圖2顯示了在冷啟動(dòng)條件下，5V穩(wěn)壓輸出如何壓降和恢復(fù)。輸出僅跟蹤輸出調(diào)節(jié)電壓下的輸入電壓。一旦冷啟動(dòng)條件結(jié)束，輸出就會(huì)迅速恢復(fù)到穩(wěn)定的5V。

圖2.典型的汽車(chē)?yán)鋯?dòng)電壓范圍為 12V 至 5V 以下。

軟啟動(dòng)、故障保護(hù)和恢復(fù)

LTC3864 包括軟起動(dòng)、跟蹤、故障保護(hù)和恢復(fù)功能，以確保即使在極端條件下也能穩(wěn)健地操作。SS 引腳提供軟啟動(dòng)和跟蹤功能。

要設(shè)置軟啟動(dòng)斜坡時(shí)間，只需將一個(gè)電容從SS引腳接地，內(nèi)部10μA充電電流將SS電壓斜坡設(shè)置為0至0.8V。在 SS 引腳上的 0.8V 電壓下，輸出處于全調(diào)節(jié)電壓。

LTC3864 能夠通過(guò)過(guò)驅(qū)動(dòng) 10μA 電流并強(qiáng)制 SS 引腳輸入電壓來(lái)跟蹤另一個(gè)輸入電源或電源。輸出跟蹤SS引腳，直到信號(hào)超過(guò)0.8V。

故障保護(hù)功能包括電源良好、欠壓鎖定、短路恢復(fù)以及啟動(dòng)和短路條件下的頻率折返。

LTC3864 包括一種內(nèi)部軟起動(dòng)斜坡功能，該功能可在所有操作條件（包括短路恢復(fù)）下設(shè)定最大輸出斜坡速率。內(nèi)部軟啟動(dòng)斜坡將最小輸出電壓斜坡時(shí)間設(shè)定為大約 650μs。一旦超過(guò)內(nèi)部最小值650μs，SS引腳的外部電容將確定SS斜坡。

內(nèi)部軟啟動(dòng)斜坡還決定了短路恢復(fù)的最大輸出電壓斜坡。如果沒(méi)有此功能，輸出恢復(fù)將僅受電流限制的限制。在沒(méi)有軟啟動(dòng)的情況下，輸出恢復(fù)上升會(huì)導(dǎo)致高瞬態(tài)電流和可能的輸出電壓過(guò)沖。

圖3顯示了包括恢復(fù)在內(nèi)的短路事件。當(dāng)輸出短路時(shí)，輸出降至接近零，電流被調(diào)節(jié)到編程短路值。第一個(gè)V外恢復(fù)率上升是短路消除后電感中的能量轉(zhuǎn)移到輸出的結(jié)果。接下來(lái)，內(nèi)部穩(wěn)壓斜坡阻止開(kāi)關(guān)，直到斜坡超過(guò)調(diào)節(jié)點(diǎn)，然后在開(kāi)關(guān)開(kāi)始后單調(diào)斜坡。圖3顯示了從短路中平滑恢復(fù)輸出，沒(méi)有超過(guò)電流限制，也沒(méi)有輸出電壓過(guò)沖。

圖3.短路操作，包括從短路軟恢復(fù)。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的失效模式和影響分析 （FMEA）

LTC3864 專(zhuān)為滿足最嚴(yán)格的汽車(chē)要求而設(shè)計(jì)，并能夠在典型配置中令人滿意地承受 FMEA 至相鄰引腳短路和引腳開(kāi)路操作。該測(cè)試的目的是模擬典型PCB缺陷的影響，并確定它們是否具有破壞性。在測(cè)試中，LTC3864 配置為 V在12V 和 V外5V，輸出負(fù)載為1A。然后系統(tǒng)地打開(kāi)每個(gè)引腳，使相鄰引腳短路并測(cè)量結(jié)果。在所有情況下，LTC3864 在 FMEA 條件消失后恢復(fù)。結(jié)果可在LCT3864數(shù)據(jù)手冊(cè)中找到。

簡(jiǎn)單易用

LTC?3864 是一款異步 PMOS DC/DC 控制器，可用于多種低至中電流電平應(yīng)用。圖4所示為典型的5V輸出汽車(chē)應(yīng)用。這是一個(gè)最少組件數(shù)的解決方案。包括輸入和輸出電容器、PMOS 開(kāi)關(guān)、異步二極管、檢測(cè)電阻、偏置電容和補(bǔ)償，應(yīng)用完成。

圖4.典型的5V輸出汽車(chē)應(yīng)用。

這種 5V、2A 輸出解決方案在接近最大負(fù)載時(shí)實(shí)現(xiàn)了約 90% 的效率，并在輕負(fù)載下通過(guò)突發(fā)模式操作始終保持這種高效率，如圖 1 所示。輸出電壓使用反饋電阻R進(jìn)行編程生化武器和 R生化武器帶可選 CFF如果需要，可用于加快瞬態(tài)響應(yīng)。

LTC3864 適合于尺寸和輕負(fù)載效率至關(guān)重要的各種應(yīng)用。輸出可在 0.8V 至最大 60V 范圍內(nèi)進(jìn)行編程。輸出電流通常高達(dá) 5A，具體取決于應(yīng)用。圖 5 顯示了 24V 輸出電壓、750kHz 應(yīng)用，在突發(fā)模式操作中，92A 時(shí)的峰值效率為 1%，低電流效率大于 72%。

圖5.24V 至 60V 輸入，24kHz 時(shí) 1V/750A 輸出。

總結(jié)

LTC?3864 是一款通用、易于使用的高電壓 PMOS 控制器，具有卓越的輕負(fù)載效率。其 40μA 低電流 IQ突發(fā)模式操作適用于待機(jī)輕負(fù)載效率很重要的應(yīng)用，例如始終接通的電源系統(tǒng)。100% 占空比能力允許輸出電壓通過(guò)嚴(yán)重的輸入電壓下降，例如在冷啟動(dòng)條件下。LTC3864 專(zhuān)為在低 V 電壓下運(yùn)作而設(shè)計(jì)在最小值 V 的下垂條件在在整個(gè)溫度范圍內(nèi)為 3.5V。LTC3864 采用簡(jiǎn)單易用的 12 引腳封裝，提供了高輸入電壓能力和卓越的輕負(fù)載效率。LTC3864E 和 LTC3864I 版本的工作結(jié)溫范圍為 –40°C 至 125°C。LTC3864H 保證在 –40°C 至 150°C 的工作結(jié)溫范圍內(nèi)工作。LTC3864MP 經(jīng)過(guò) 100% 三溫測(cè)試，并保證在 –55°C 至 150°C 的工作結(jié)溫范圍內(nèi)工作。

審核編輯：郭婷