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带跟踪的两相双同步DC/DC控制器在紧凑的占地面积下提供高效率

来源:analog 发布时间:2024-01-16

摘要: LTC3736是一款两相双同步降压DC/DC控制器,需要很少的外部组件。其无RSENSE,恒频,电流模式架构消除了对电流感测电阻的需求,提高了效率,而不需要肖特基二极管。

LTC3736是一款两相双同步降压DC/DC控制器,需要很少的外部组件。它的No R(SENSE),恒频,电流模式架构消除了对电流检测电阻的需求,提高了效率,而不需要肖特基二极管。这两个控制器是180度的失相操作,减少了所需的输入电容、功率损耗和噪声。跟踪输入允许第二个输出在启动期间跟踪第一个输出(或另一个电源),允许LTC3736满足许多微处理器,fpga, dsp和其他数字逻辑电路的上电要求。LTC3736有微型4mm × 4mm无引线QFN封装和24引线窄SSOP封装两种。

LTC3736特性

  • 2相双输出同步控制器

  • 无R(SENSE)当前模式架构

  • 不需要肖特基二极管

  • 内部/外部软启动或跟踪输入斜坡V(OUT)

  • 宽V(IN)范围:2.75V至9.8V

  • 超过基准温度0.6V±1.5%

  • 可选频率,电流限制,轻负载操作

  • PGOOD (Power Good)指示灯

  • 可采用4mm × 4mm无引线QFN封装或24引线窄SSOP封装

电路描述

图1显示了LTC3736的典型应用程序。该电路从典型的5V输入电压提供2.5V和1.8V的两个稳压输出,但它也可以从2.75V和9.8V之间的任何输入电压供电(取决于功率mosfet的额定电压)。这种宽输入范围使LTC3736适用于各种输入电源,包括1节和2节锂离子电池和9V电池,以及3.3V和5V电源轨。


图1所示。5V输入,2.5V和1.8V双输出降压转换器。

LTC3736使用功率p沟道MOSFET的漏源电压(V(DS))来检测电感电流。转换器可以提供的最大负载电流是由pet的R(DS(ON))决定的,它是输入电源电压(提供栅极驱动)的函数。使用三态限流编程引脚IPRG1和IPRG2,也可以独立改变每个通道的最大负载电流。在这个电路中,每个输出可以从5V输入电源提供高达5A的电压。该电路的效率高达95%,如图2所示。LTC3736可以在100%占空比下工作,在电池供电的系统中提供最大的工作寿命。


图2。图1电路在不同输入电压、输出电压和工作模式下的测量效率。

在轻负载时,LTC3736根据应用的需要提供多种模式:突发模式 操作,强制连续操作或脉冲跳变模式(与外部时钟同步时)。在SYNC/FCB引脚处选择模式,如图2c所示。突发模式操作提供了最高的效率,但在轻负载时以增加输出电压纹波为代价。在强制连续工作中,功率mosfet继续在每个周期(恒频)切换,并且允许电感电流反转,以牺牲轻负载效率为代价提供小输出纹波。在脉冲跳闸模式下,电感电流不允许反转,周期只在需要时跳闸以保持调节,提供更小的输出纹波,但效率低于突发模式操作。这三种模式的电感电流波形如图3所示。


图3。轻载时电感电流。

开关频率可以通过PLLLPF引脚在300kHz、550kHz或750kHz范围内选择,或者LTC3736可以通过LTC3736的锁相环(PLL)同步到250kHz和850kHz之间的外部时钟信号。高频操作允许使用更小的电感和电容器,进一步减小了总解决方案的尺寸。图4中的SW节点波形描述了LTC3736的两相开关行为。


图4。描述非相(2相)操作的SW节点波形。

跟踪

LTC3736具有内部软启动功能,可在1ms内平稳地将V(OUT1)从0V上升到其最终值。这种软启动时间可以通过将RUN/SS引脚上的电容连接到地而在外部增加。V(OUT2)的启动可以使用LTC3736的track引脚输入在外部编程(带有两个电阻)以跟踪V(OUT1)(或任何其他电源或参考)。使用TRACK引脚允许V(OUT2)的比率或跟踪启动。当两个输出都在其调节值的±10%范围内时,开漏PGOOD输出指示。图5显示了使用内部软启动和可选的外部软启动电容器的图1电路输出的启动波形,其中V(OUT2)编程为以1:1的比例跟踪V(OUT1)。


图5。显示软启动和跟踪的启动波形(左侧为内部1ms软启动,右侧为外部150ms软启动)。

稳定与所有类型的输出电容器

I(TH)引脚上的补偿元件可以轻松调整,以使基于ltc3736的电源稳定地用于各种输出电容器,包括钽,铝电解和陶瓷电容器。图6显示了图1中电路对负载阶跃的瞬态响应。


图6。300mA到3A负载阶跃的瞬态响应(从左到右,突发模式操作,强制连续和脉冲跳变模式)。

3.3V至2.5V在8A 2相,单输出稳压器

图7显示了配置为2相单输出转换器的LTC3736。该稳压器可以从3.3V输入电源提供8A负载电流到2.5V输出。LTC3736的两个输出级继续失相运行,但为单个输出供电。这种两相单输出操作不仅减少了所需的输入电容高达50%,而且还减少了所需的输出电容。


图7。3.3V至1.8V在8A 2相降压转换器。

结论

基于ltc3736的电源可以在高达9.8V的输入电压和高达5A的输出负载电流下提供高效率。跟踪输入允许两个输出在启动期间顺利跟踪。其两相,高频,无R(SENSE),同步电流模式架构导致小的解决方案尺寸,没有肖特基二极管和电流感测电阻。

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