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60V/3A降压DC/DC变换器在宽输入电压范围内保持高效率

来源:analog 发布时间:2023-12-12

摘要: LT3430是一款单片降压DC/DC转换器,具有3A峰值开关电流限制和高达60V输入的工作能力。LT3430以200kHz的固定频率运行,封装在一个小型的热增强16针TSSOP封装中,以节省空间并简化热管理。

LT3430是一款单片降压DC/DC转换器,具有3A峰值开关电流限制和高达60V输入的工作能力。LT3430以200kHz的固定频率运行,封装在一个小型的热增强16针TSSOP封装中,以节省空间并简化热管理。5.5V至60V的输入范围使LT3430成为火线 外设(通常为8V至40V输入)以及需要12V, 24V和42V输入电压(能够承受高达60V的负载转储瞬态)的汽车系统的理想选择。它的设计目的是在宽输入电压范围内,在高和低输入输出电压差下保持优异的效率。其电流模式架构增加了灵活的频率补偿,不受陶瓷输出电容使用的限制,从而实现了极低输出纹波电压的小解决方案。

LT3430引脚兼容LT1766 (60V, 1.5A, 200kHz)和LT1956 (60V瞬态,1.5A, 500kHz)降压DC/DC转换器。

LT3430特性

  • 宽输入范围5.5V至60V

  • 3A峰值开关电流

  • 小型热增强16针TSSOP封装

  • 恒定200kHz开关频率

  • 100毫欧饱和开关

  • 当前模式架构

  • 在全占空比范围内保持峰值开关电流

  • 30µA关机电流

  • 1.2V反馈基准

  • 容易synchronizable

电路描述

图1中的框图显示了LT3430降压DC/DC转换器的所有关键功能。它的电流模式架构使用两个反馈回路来控制内部电源开关的占空比——一个跨导误差放大器监测输出电压(通过FB引脚)与内部1.22V基准电压之间的误差,一个电流感测比较器一个周期一个周期地监测开关电流。LT3430运行在200kHz的固定频率,或者可以使用SYNC引脚外部同步到700kHz。LT3430包括一个关断引脚,具有精确的2.38V欠压闭锁阈值和0.4V微功率关断阈值(I(Q) = 30µa)。BIAS引脚允许从输出端提供控制电路,从而节省了功率。LT3430还使用频率反折和限流反折来控制IC、外部捕获二极管和电感在输出接地短路时的功耗。


图1所示。简化的框图。

在全占空比范围内的峰值开关电流(不是你的平均电流模式转换器)

LT3430在全占空比范围内保持峰值开关电流(宽输入电压范围)。尽管LT3430采用电流模式架构,以实现小而低噪声的电源解决方案,但与大多数电流模式转换器不同,它的峰值开关电流在高占空比时不会下降。这种典型的峰值开关电流的降低是电流传感回路中必要的斜率补偿的结果,它的存在是为了防止占空比超过50%的次谐波振荡。LT3430采用专利工艺,在不影响频率补偿的情况下消除斜率补偿对峰值开关电流的影响。对于需要高占空比的应用,与具有类似峰值开关电流限制的典型电流模式转换器相比,这提供了显着的优势-包括更低的电感值,更低的最小V(IN)和/或更高的输出电流能力。

效率

LT3430设计用于在宽输入电压范围内提供高、低输入输出电压差的高效解决方案。图2显示了一个典型的高输入电压应用,具有大输入输出差,42V到5V转换器。为了在高输入电压下获得高效率,需要快速的输出开关边缘速率,以及在轻负载下从输入输出的最小静态电流。如果BIAS引脚大于3V,则允许从稳压输出为内部控制电路供电。如图3所示,42V到5V转换的峰值效率大于82%。


图2。高效的42V到5V降压转换器。


图3。电路的效率如图2所示。

LT3430在较低的输入电压下也具有出色的效率。12V到5V转换器的峰值效率大于90%,如图3所示。实现低输入输出电压转换高效率的一个重要因素是使用低电阻饱和开关。前置电容,连接在BOOST和SW引脚之间,在开关过程中产生高于输入电源的升压。驱动开关从这个升压允许100毫欧电源开关完全饱和。任何至少3.3V的输出电压都足以产生所需的升压电源。

节省空间和低输出纹波电压解决方案

LT3430的高开关频率和电流模式架构相结合,使得设计具有低输出纹波电压的节省空间的解决方案成为可能。LT3430的200kHz开关频率降低了实现低电感纹波电流所需的电感值,允许使用物理上更小的电感。LT3430的电流模式架构允许灵活的频率补偿,以适应各种输出电压,负载电流和输出电容类型。这种灵活性允许在输出端使用一个小的、低ESR的陶瓷电容器,在很小的空间内实现极低的输出纹波电压解决方案。

图4显示了火线外设的5V/2A解决方案,该解决方案通过在输出端使用低ESR陶瓷电容器来利用LT3430电流模式架构。该电路提供了低轮廓(所有元件高度小于3.0mm)、低输出纹波电压的解决方案。输出纹波电压仅为26mV(P-P),如图5所示,使用22µH电感,2A时V(in) = 24V, V(OUT) = 5V。


图4。低轮廓(最大高度3.0mm)火线外围电源,输出纹波电压低。


图5。图4所示电路的输出纹波电压。

结论

LT3430具有3A的峰值开关电流限制,100毫欧内部电源开关和5.5V至60V的工作范围,使其非常适合汽车,工业和火线外围应用。它在整个工作范围内都非常高效,它包括节省空间和减少输出波动的重要功能,包括200kHz固定工作频率,电流模式架构和小型热增强16引脚TSSOP封装。


笔记

(1) LT1766和LT1956的“无连接”引脚3和5必须连接,以使LT3430处理SW输出(引脚2和5)和V(in)输入(引脚3和4)中的增加电流。

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