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单片同步降压调节器驱动8A负载与很少的外部元件

来源:analog 发布时间:2024-02-20

摘要: LTC3418是一款单片同步降压开关稳压器,能够为微处理器和I/O电源、负载点调节和汽车应用提供8A的输出电流。

LTC3418是一款单片同步降压开关稳压器,能够为微处理器和I/O电源、负载点调节和汽车应用提供8A的输出电流。内部功率MOSFET开关,只有35毫欧导通电阻,允许LTC3418减少元件数量,同时实现高效率。在高达4MHz的开关频率下工作,允许使用更小的电感和电容器,从而节省了额外的空间。LTC3418跟踪另一个电压电源的能力也允许它在启动期间需要电源排序的双电源系统中使用。

LTC3418采用恒频电流模式架构,输入电压范围为2.25V至5.5V,输出电压范围为0.8V至5V,输出电流高达8A。开关频率可以通过外部电阻在300kHz和4MHz之间设置。LTC3418也可以与外部时钟同步,其中每个开关周期从外部时钟信号的下降沿开始。由于输出电压纹波与开关频率和电感值成反比,设计人员可以利用LTC3418的高开关频率来使用更小的电感而不影响输出电压纹波。较低的电感值直接转化为较小的外壳尺寸,减少了系统的整体尺寸。OPTI-LOOP 补偿允许在广泛的负载和输出电容器(包括陶瓷)范围内优化瞬态响应。为了增加热处理,LTC3418采用5mm × 8mm QFN封装,带有外露的衬垫,以促进散热。

LTC3418可以配置为突发模式,脉冲跳过或强制连续操作。突发模式操作通过减少轻负载时的栅极电荷损失,在整个负载范围内提供高效率。在LTC3418中,通过在0V-1V范围内改变同步/模式引脚的直流电压来调节突发钳位。在这个引脚上的电压设置在突发模式操作的每个开关周期中电感电流的最小峰值。如果最小峰值电感电流提供的能量大于负载电流所需的能量,则内部电源开关跳过开关周期以保持调节。突发模式操作为轻负载应用提供了有效的解决方案,但有时噪声抑制优先于效率。强制连续工作,虽然在轻负载下不如突发模式工作效率高,但保持稳定的频率,使其更容易降低噪声和射频干扰。

电压跟踪是通过对TRACK引脚施加斜坡电压来实现的。当TRACK引脚上的电压低于0.8V时,反馈电压调节到该跟踪电压。当跟踪电压超过0.8V时,停止跟踪,反馈电压调整到内部0.8V参考电压。

全陶瓷电容的高效率1.2V/8A降压稳压器

图1显示了一个1.2V降压开关稳压器,可以用作微处理器的核心电源电压。它采用全陶瓷电容器,并跟踪2.5V的I/O电压。该电路从3.3V输入提供最高8A的1.2V稳压输出。该电路的效率高达87%,如图2所示。该电路的开关频率由外部电阻R(OSC)设置为2MHz。工作在这样高的频率允许使用一个较低的价值和物理上较小的电感。在启动期间,LTC3418的输出恰好跟踪I/O电源电压。一旦I/O电源电压超过1.2V,跟踪被禁用,LTC3418将其输出电压调节到1.2V。


图1 一个1.2V, 8A降压稳压器运行在2MHz,它允许使用微小的电容器和电感。这种特殊的配置在强制连续模式下以单一频率工作,从而简化了EMI滤波。


图2 效率与负载电流。

陶瓷电容器具有低成本和低ESR的优点,但许多开关稳压器在使用它们时存在困难。然而,LTC3418包括OPTI-LOOP补偿,这使得它可以在陶瓷输入和输出电容下正常工作。许多开关稳压器在使用陶瓷电容器时存在的问题是它们的ESR太低,导致回路不稳定。也就是说,控制回路的相位裕度可以下降到不适当的水平,而没有通常由钽电容器的高ESR产生的零的帮助。通过在I(TH)和V(FB)引脚处选择适当的补偿元件,LTC3418可以在大范围的负载和输出电容上实现环路稳定性。

结论

LTC3418是一款单片同步降压DC/DC转换器,非常适合需要高达8A输出电流的应用。其高开关频率和内部低R(DS(ON))功率开关允许LTC3418提供小尺寸和高效率的解决方案。

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