摘要: LTC3701具有两相工作的优点,包括更低的输入滤波要求、更低的电磁干扰(EMI)和更高的效率。
LTC3701是一款高效,低输入电压,双DC/DC控制器,适合最新便携式电子产品所需的狭窄空间。它使用两相开关技术来减少所需的输入电容(节省空间和成本)并提高效率。多功能LTC3701接受宽范围的输入电压,从2.5V到9.8V,使其适用于单个锂离子电池和许多多电池系统。输出电压低至0.8V,输出电流高达5A。100%的占空比允许从电池中提取最大能量的低差,可选的突发模式操作提高了低负载电流下的效率。它还包括其他流行的功能,如Power Good电压监视器,锁相环和内部软启动。其小型16引脚窄SSOP封装和相对较高的工作频率(300kHz-750kHz)允许使用小型表面贴装组件,从而形成紧凑的整体电源解决方案。
图1显示了用于降压转换器的LTC3701,其输入为2.5V至9.8V,两个输出分别为2.5V在2A和1.8V在2A。图2显示了它的效率与负载电流的关系。LTC3701采用恒频、电流模式架构,两个控制器工作180度失相。在正常工作期间,当控制器的振荡器设置锁存器时,每个外部p沟道功率MOSFET在每个周期打开,当电流比较器重置锁存器时关闭。电流比较器复位锁存时的电感峰值电流由ITH/RUN引脚上的电压控制,这是误差放大器的输出。VFB引脚接收输出电压反馈信号,通过误差放大器与内部0.8V基准进行比较。当负载电流增加时,导致VFB相对于参考值略有下降,这反过来又导致ITH/RUN电压增加,直到平均电感电流与负载电流匹配。
图1所示。2相降压转换器,输入2.5V至9.8V,两个输出:2.5V在2A和1.8V在2A。
图2。效率与负载电流的关系。
LTC3701具有两相工作的优点,包括更低的输入滤波要求、更低的电磁干扰(EMI)和更高的效率。
在单相双开关稳压器中,两个顶部p沟道mosfet同时导通,导致从输入电容输出的电流脉冲幅度高达单个稳压器的两倍。这些大振幅脉冲增加了流入输入电容器的总有效值电流,需要使用更昂贵的输入电容器,并增加了输入电容器和输入电源的EMI和损耗。
通过两相操作,LTC3701的两个通道在180度的失相操作。这有效地交织了来自开关的电流脉冲,大大减少了它们重叠和加在一起的时间。可以说,输入电流波形中的死区被“填满”了。其结果是显著降低了总有效值输入电流,从而允许使用更便宜的输入电容器,降低了EMI的屏蔽要求,并提高了效率。图3显示了图1中电路的输入波形。通过交错电流脉冲,RMS输入电流显著降低。当然,两相操作所提供的改进是双开关稳压器相对占空比的函数,它依赖于输入电压V(IN)。图4显示了2.5V和1.8V稳压器在宽输入电压范围内单相和两相工作时的RMS输入电流变化情况。
图3。图1中电路的输入波形显示了两相操作如何减少纹波。减少纹波直接转化为更便宜的输入电容器,减少对EMI的屏蔽要求,并提高效率。
图4。有效值输入电流比较。
通过将EXTCLK/ Mode引脚连接到VIN,可以使LTC3701在低负载电流下进入突发模式工作。在这种模式下,即使ITH/RUN引脚处的电压处于较低的值,也将最小峰值电流设置为VITH/RUN = 1V。如果电感的平均电流大于负载要求,则随着V(OUT)的轻微上升,ITH/RUN引脚处的电压将下降。当ITH/RUN电压低于0.85V时,产生睡眠信号,关闭外部MOSFET和LTC3701的大部分内部电路。负载电流由输出电容支撑。当ITH/RUN电压高于0.925V时,休眠信号变低,恢复正常工作。对于频率敏感的应用,可以通过将EXTCLK/ Mode引脚连接到地来抑制突发模式操作。在这种情况下,恒频工作保持在较低的负载电流和较低的输出电压纹波。如果负载电流足够低,则发生周期跳变以保持调节。
LTC3701工作在300kHz和750kHz之间的恒定频率。可以通过在PLLLPF引脚处施加电压来选择频率。接地PLLLPF引脚选择300kHz,而将其连接到VIN或大于2V的电压选择750kHz。浮动PLLLPF引脚选择550kHz操作。
LTC3701也可以使用LTC3701的真正锁相环同步到外部时钟源(300kHz至750kHz)。时钟信号应用于EXTCLK/MODE引脚,在PLLLPF引脚和地之间连接RC滤波器。当与外部时钟同步时,突发模式操作被禁用。
任何一个控制器都可以通过将其各自的ITH/RUN引脚拉到0.35V以下来关闭,从而关闭与该控制器相关的大多数电路并保持其外部MOSFET关闭。如果两个ITH/RUN引脚都拉低,则LTC3701关闭并且仅消耗9µA。
LTC3701具有单独的内部软启动功能,允许每个输出轻轻地上电。最大允许电感电流从0上升到120mV/R(SENSE),在四个30mV/R(SENSE)的相等步骤中,每个步骤持续512个时钟周期(在550kHz时,每步不到1ms)。
一个窗口比较器监测输出电压和开漏PGOOD输出被拉低时,分压输出电压不低于±8%的参考电压0.8V。
图1显示了LTC3701的一个典型应用程序。该电路提供2.5V的2A负载和1.8V的2A负载,输入电源从2.5V到9.8V。由于减少了与两相操作相关的输入电流纹波,因此只需要一个10µF的陶瓷输入电容器。0.03欧姆感测电阻确保两个输出都能够在低输入电压下提供2A。电路以内部设定的550KHz频率工作。选用4.7µH电感,使电感电流在低负载电流的突发期间保持连续。
除了双输出应用之外,LTC3701还可以用于单输出配置,以利用两相操作的优势,如图5所示。该电路提供2.5V输出,负载电流高达4A。在这种情况下,两相操作减少了输入和输出电流纹波,从而减少了所需的输入和输出电容。
图5。2.5V - 9.8 v至2.5V/4A 2相降压转换器,工作频率为550kHz。
除了降压应用之外,LTC3701还可以用于同时进行降压和升压转换的zeta转换器配置,如图6所示。该电路从2.7V到4.2V(锂离子电压范围)的输入输出3.3V (ζ转换器)和1.8V(降压转换器)的1A和2A。该电路通过与外部时钟源同步来利用LTC3701的真正锁相环。
图6。单芯锂离子3.3V/1A和1.8V/2A DC/DC转换器。
LTC3701为低压双电源系统带来了两相运行的优点。它在一个小的16针窄SSOP封装中提供灵活性,高效率和许多其他流行功能。
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