高效率降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)各種輸入-輸出電壓組合選項(xiàng)

LDO 通常用作開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出端的紋波抑制后置穩(wěn)壓器。LDO后置穩(wěn)壓器還可以改善調(diào)節(jié)和瞬態(tài)響應(yīng)。后置穩(wěn)壓器輸出電流能力的最大限制之一是LDO溫升，除了熱阻外，LDO溫升主要取決于其輸入至輸出差分電壓。LTM8001 μModule 穩(wěn)壓器是一款高效率降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器，后接一個(gè)由 1 個(gè)低噪聲 LDO 組成的陣列，具有 1.<>A 的獨(dú)立額定輸出電流。為了分散熱量并增加可用輸出電流，LDO 可以并聯(lián)工作，為設(shè)計(jì)人員提供了多種易于實(shí)現(xiàn)的各種輸入-輸出電壓組合選項(xiàng)。

LTM8001 的一些特性

降壓轉(zhuǎn)換器

6V 至 36V V在范圍

恒壓/恒流 （CV/CC） 輸出

5A 最大輸出電流

可調(diào) 200kHz 至 1MHz 開關(guān)頻率

可調(diào)輸出電壓

低地段

可調(diào)輸出電壓

三個(gè) LDO 硬連線至開關(guān)穩(wěn)壓器輸出

兩個(gè)非專用 LDO

通過并聯(lián) LDO 來分散熱量

LTM8001 的內(nèi)部 LDO 通常設(shè)置為對內(nèi)置開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行后置穩(wěn)壓。LDO的溫升與其輸出電流成相對比例，但隨著其輸入至輸出差分電壓的增加，它也會產(chǎn)生更多的熱量。當(dāng)輸入至輸出差分較低，接近壓差時(shí)，LDO可以接近其額定輸出電流工作。因此，將開關(guān)穩(wěn)壓器輸出設(shè)置在最高電壓輸出LDO的最小輸入電壓附近是有意義的。

此外，如果LDO產(chǎn)生多個(gè)輸出電壓，則必須降低輸出電壓相對較低的LDO（即輸入到輸出電壓較高的LDO）的LDO輸出電流，以避免溫升過大。然而，任何降額電流都可以通過并聯(lián)LDO來輕松恢復(fù)，以分散熱量并增加電流能力。圖1和圖2中的電路顯示了兩種并聯(lián)操作LDO的方案，以增加輸出電流和傳播熱量。

圖1.當(dāng)并聯(lián)工作時(shí)，LTM8001 的五個(gè) LDO 可提供單個(gè) 5A 輸出。每個(gè)LDO的輸入至輸出差分電壓相對較低，為500mV，因此每個(gè)LDO的工作電流為1A，接近其額定電流1.1A。

圖2.針對雙路低噪聲輸出優(yōu)化的解決方案。5V LDO輸出具有與圖500相同的1mV低輸入至輸出差分電壓，因此LDO 1和2的工作電流接近其額定電流。3.3V輸出的輸入至輸出差分電壓較高，因此三個(gè)并聯(lián)LDO（3、4和5）中每個(gè)LDO（330、1和<>）的可用電流降額至<>mA，組合<>A。

2.5V、5A 穩(wěn)壓器

在圖1中，所有五個(gè)LDO并聯(lián)組合，產(chǎn)生一個(gè)2.5V、5A的單路輸出。在這種情況下，LTM8001 的內(nèi)置開關(guān)轉(zhuǎn)換器可在 LDO 的 3.500V 輸出上產(chǎn)生一個(gè) 2V、5mV 的輸出。該輸入至輸出差分電壓足夠低，足以允許 LDO 在其 1.1A 的額定負(fù)載電流附近工作。輸入電源為 5V 時(shí)，輸出的最大電流為 12A。500mV差分的選擇基于以下參數(shù)的組合：所需的最大輸出電流、考慮器件間變化時(shí)的壓差裕量、工作溫度的影響和瞬態(tài)響應(yīng)性能。

針對低噪聲優(yōu)化的雙輸出穩(wěn)壓器

在圖2中，輸入電源也是12V，但它產(chǎn)生兩個(gè)LDO輸出：5V和3.3V。5V LDO輸出具有與圖500相同的1mV低輸入至輸出差分電壓，因此LDO 1和2的工作電流接近其額定電流。3.3V輸出的輸入至輸出差分電壓較高，因此LDO 3、4和5的輸出電流都需要降額至330mA。然而，三個(gè)并聯(lián)的LDO執(zhí)行散熱，因此降額LDO的可用組合輸出電流增加到1A。圖3中的熱圖像顯示了圖1和圖2中解決方案的相當(dāng)LDO溫度。

圖3.熱成像顯示，當(dāng)以最大電流工作時(shí)，圖1 （a）和圖2 （b）所示電路的LDO溫度相當(dāng)，證明了LTM8001在散熱方面的多功能性，即使應(yīng)用于非常不同的解決方案也是如此。

設(shè)置偏差

LDO的偏置輸入必須比相應(yīng)的最高LDO輸出電壓高1.6V（最壞情況）。因此，在圖 1 中，偏差取自 Vin，但在圖 2 中，5V 輸出 LDO 的偏置來自 Vin3.3V輸出LDO的偏置來自5.5V開關(guān)穩(wěn)壓器輸出（V出0).

優(yōu)化輸出噪聲

LDO 可用于對開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行后置調(diào)節(jié)以產(chǎn)生低噪聲電壓，因?yàn)?LDO 可抑制開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出和 LDO 的 BIAS 輸入端的電壓紋波。圖2中的解決方案針對低噪聲輸出進(jìn)行了優(yōu)化。開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出V上的電容出0和 LDO 輸出 V出1–V出5經(jīng)過優(yōu)化，可將電壓紋波降至最低。來自 V 的偏置輸入 BIAS45在被過濾。LDO基準(zhǔn)電壓源是噪聲源，因此在SET1–SET5中添加電容以旁路LDO基準(zhǔn)電壓源。圖4顯示，圖63中5V LDO1-LDO2輸出的噪聲頻譜首次諧波峰值為–2dBm。

圖4.圖2中的解決方案針對低噪聲輸出進(jìn)行了優(yōu)化。5V 輸出產(chǎn)生 –63dBm 的噪聲頻譜首次諧波峰值。

結(jié)論

LTM8001 是一款高效率降壓型轉(zhuǎn)換器，其后接五個(gè)封裝內(nèi)低噪聲 LDO，以實(shí)現(xiàn) 5A 的總輸出電流能力。LDO 的輸出可用于產(chǎn)生五種不同的輸出電壓，或組合成各種并聯(lián)布置，以實(shí)現(xiàn)高電流輸出和散熱。

審核編輯：郭婷