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采用跟踪双相、两相恒频降压调节器减小大电流、高功率密度系统的尺寸和成本

来源:analog 发布时间:2024-05-20

摘要: LTC3828是一款两相、恒频、双同步降压控制器,可将电力系统的尺寸和总成本降至最低。

介绍

与单相转换器相比,多相 电源转换器具有几个优点,包括更高的效率,更小的尺寸和更低的电容纹波电流。LTC3828是一款两相、恒频、双同步降压控制器,可将电力系统的尺寸和总成本降至最低。

LTC3828提供电压跟踪,具有启动控制的灵活性,固定的内部启动时间和可调的外部软启动。在需要两个以上跟踪和同步电压的应用中,多个ltc3828可以采用菊花链。

LTC3828非常适合于大电流和高密度电源解决方案。其可调的工作频率(260kHz-550kHz)允许使用小型表面贴装电感和电容器,强大的栅极驱动器和短死区时间使其能够在广泛的负载电流范围内实现高效率。图1显示了一个典型的应用程序,图2显示了它的效率。


图1所示。该双2.5V/3.3V降压转换器的两个输出失相工作,以提高效率并减小尺寸。在此配置中,通道相互跟踪。


图2。图1电路的效率。

跟踪和软启动

两个供电通道根据TRCKSS引脚上的电压倾斜。通道输出以巧合或比率方式跟踪,如图3所示。


(a)同步跟踪。


(b)比率跟踪。

图3。两种不同的输出电压跟踪方法。

为了实现同步跟踪(图3a),将一个电阻分压器连接到主通道的输出(为了同步跟踪,主通道必须是更高的输出电压),并将其中点连接到从通道的TRCKSS引脚上。这个分压器的比率应该与从通道的反馈分压器相同(图4a)。为了实现比率跟踪(图3b),不需要额外的分压器;只需将其中一个TRCKSS引脚连接到另一个通道的V(FB)引脚(图4b)。


图4。设置同步和比率跟踪。

图5显示了跟踪功能。在误差放大器的输入级,使用三个二极管箝位等效参考电压。最上面的两个电流源具有相同的值。TRCKSS电压低时,S1导通,V(OSENSE)跟随TRCKSS电压。当TRCKSS电压接近参考电压0.8V时,S1关断,V(OSENSE)跟随参考电压。通道输出的调节不受跟踪模式的影响。在比率跟踪模式下,两个信道不会出现串扰。


图5。误差放大器等效输入电路实现启动跟踪。

当LTC3828配置为自身软启动时,应将外部软启动电容器连接到TRCKSS引脚上。软启动电流为1.2µA,为软启动电容充电。如果在启动过程中,TRCKSS引脚的电压已经高于0.8V,则该特定通道的软启动由内部软启动定时器(约450µs)提供。如果TRCKSS引脚的电压已经很高,但低于0.8V,则该通道的V(OSENSE)跟随内部软启动电压,直到内部软启动电压高于TRCKSS引脚的电压。

在启动过程中,如果TRCKSS引脚上的电压低于60mV,则没有开关动作迫使输出跟随跟踪引脚电压。这有助于防止电源误跟踪噪声和潜在的破坏系统。当TRCKSS引脚电压上升并低于0.6V时,不允许电感负电流,变换器保持脉冲跳变模式。图6显示了启动时的输出电压和电感电流波形。


图6。软启动波形(无负电流)。

电源良好的监控和故障保护

两个窗口比较器监测反馈电压,当反馈不在0.8V参考电压的7.5%范围内时,开漏PGOOD输出被拉低。PGOOD仅在通道启用时监视通道(该通道的RUN引脚电压高)。例如,如果通道1关闭,通道2使能,只有当通道2反馈电压在±7.5%范围内时,PGOOD才会高。

LTC3828集成了电流限制、短路电流折返限制、输入欠压锁定和输出过压保护等保护功能。电流比较器的最大感测电压为75mV,导致MOSFET的最大电流为75mV/R(感测)。如果输出低于其标称输出电平的70%,则最大检测电压从75mV逐渐降低到25mV。比较器监视输出是否过压。当比较器检测到反馈电压高于参考电压的7.5%时,顶部MOSFET关断,底部MOSFET导通。

锁相环和相位模式选择

LTC3828包括一个锁相环,包括一个内部压控振荡器和鉴相器。这允许顶部MOSFET导通被锁定到外部源的上升沿,其中电压控制振荡器的频率范围为中心频率周围的±50%。加在PLLFLTR引脚上的电压为1.2V,对应的频率约为400kHz。标称工作频率范围为260kHz至550kHz。

在LTC3828中,有一个内部主振荡器以每个控制器频率的12倍频率运行。PHSMD引脚(仅限UH封装)决定内部控制器之间的相对相位以及表1所示的CLKOUT信号。表中所示的相位相对于定义为控制器1的顶门(TG1)驱动器输出上升沿的零相位。CLKOUT信号可用于同步多相(3-,4-或6相)电源解决方案中的附加功率级,为单个大电流输出或单独输出供电。在G28封装中,CLKOUT与通道1和通道2的相位为90°。

表1。两个输出通道和时钟输出(CLKOUT)引脚的相位关系取决于PHSMD引脚处的电压。
V (PHSMD)接地开放INTV (CC)
控制器1
控制器2180°180°240°
CLKOUT60°90°120°

结论

LTC3828是一款恒频双阶高性能降压开关调节器控制器。其高效率,高功率密度,电流模式架构使该产品成为汽车,电信和电池系统的理想选择。

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