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采用SO-8封装的高效率500kHz, 4.5A降压转换器的技术解决方案

来源:analog 发布时间:2023-07-17

摘要: 减少电路板空间和提高效率是许多系统的关键要求,特别是在高电流下,元件尺寸和功率损耗通常会增加。

减少电路板空间和提高效率是许多系统的关键要求,特别是在高电流下,元件尺寸和功率损耗通常会增加。Linear Technology通过新的LT1374解决了这些问题,这是一款500kHz, 4.5A单片buck转换器,旨在满足更高电流应用的需求。LT1374包含电源开关,逻辑,振荡器和所有必要的控制电路,使一个紧凑,高效降压转换器。该拓扑结构为电流模式,具有快速瞬态响应和良好的回路稳定性,并具有全周期逐周期电流限制的附加优点。

该器件有三种封装选项:SO-8、DD和TO-220。对于大多数空间敏感的应用,SO-8保留了完整的4.5A开关额定值,是具有高峰值负载的中等功率应用的理想选择。DD封装适用于具有连续大电流的表面贴装应用;to -220适用于大功率、高环境温度系统。

500kHz的开关频率允许使用小的、低价值的表面贴装元件来减少电路板面积。为了进一步降低功耗,lt1374具有两种关机模式。精确的2.38V关断阈值SHDN)引脚保持内部引用存活,但禁用开关。该模式可以用作精确的输入欠压锁定,如图1所示。接地的SHDN引脚使器件完全关闭,将电源电流降低到仅20μA。


图1所示 5V Buck转换器。

对于噪音敏感的应用SHDN引脚可以用SYNC (LT1374-SYNC)代替,使内部振荡器能够同步到外部系统,时钟范围为580kHz至1MHz。可调和固定的5V输出电压部分可用。LT1374与最小的小型表面贴装元件一起,产生4.5A降压稳压器,在功率和电路板空间方面都很有效。

高效率,25V, 0.07欧姆开关

高效率是快速双极处理和独特晶体管布局的结果,该布局产生的高压开关只有0.07欧姆典型导通电阻。这使得LT1374可以在5.5V至25V的输入电压范围内工作,开关电流高达4.5A。图1显示了LT1374-5在典型5v输出降压应用中的示例。10v输入的效率如图2所示。注意,从0.5A到电路的最大4Aload电流,效率保持在88%以上。


图2 5V效率vs输出电流。

4.5A在SO-8

LT1374的输出开关被设计为最小化开关电阻和开关驱动电流的功耗。这允许在以前需要电源封装的应用中使用so -8封装的LT1374,特别是当选择由高动态负载电流定义时。不同负载电流的典型静态和动态热特性如图3和图4所示。这些测量是在静止空气中进行的,将theLT1374 SO-8放置在4英寸(2)双面电路板上。多个通孔将热量从板的顶部传导到底部连续的铜平面。SO-8封装的典型应用是提供一个驱动程序。电机在启动时可能需要4A,但运行时只需要2.5 a。在60°C的环境温度下,SO-8封装可以提供4A的负载电流长达7秒,然后是2.5A的连续电流。如果需要4A的连续电流,可以使用表面贴装DD封装(西塔(JA) = 30°C/W);对于更高的功率,使用TO-220 (西塔(JC)= 4°C/W)。


图3 温度上升与时间的关系。


图4 温升与负载电流。

双输出SEPIC转换器

图5中的电路从单个磁芯上的两个绕组产生正5V和负5V输出。转换器的5V输出是一个标准的降压转换器。如果C4不存在,-5V拓扑将是一个简单的反激绕组耦合到降压转换器。C4创建了SEPIC(单端初级电感变换器)拓扑结构,改善了L1的调节并降低了纹波电流。如果没有C4,与L1A相比,L1B上的电压振荡将由于相对较长和耦合损耗而变化。C4提供了一个低阻抗路径,以保持l1b的电压摆幅相等,从而改善了调节。在反激变换器中,在开关接通时,变换器的所有能量仅存储在l1a中,因为L1B中没有电流流过。在开关断开时,能量通过磁耦合转移到L1B,为-5V轨道供电。在开关接通时,C4将L1B拉为正,导致电流流动和能量在L1B和C4中形成。在开关断开时,存储在L1B和C4中的能量供应-5V轨道。这减少了L1A中的电流,并将L1B的电流波形从方形变为三角形。


图5 双输出SEPIC转换器。

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