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高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器分析
摘要: LTC3601和LTC3604是高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器,分別能提供高達1.5A和2.5A的電流。這兩款器件在3.6V至15V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作,這樣的范圍涵蓋了手持式設備、PC以及汽車中使用的電池化學組成。它們獨特的恒定頻率/受控接通時間架構提供20ns的最短接通時間,非常適用于需要高開關頻率和快速瞬態(tài)響應,同時能保持高效率的高降壓比應用。
Abstract:
Key words :
  LTC3601和LTC3604是高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器,分別能提供高達1.5A和2.5A的電流。這兩款器件在3.6V至15V的寬輸入電壓范圍內(nèi)工作,這樣的范圍涵蓋了手持式設備、PC以及汽車中使用的電池化學組成。它們獨特的恒定頻率/受控接通時間架構提供20ns的最短接通時間,非常適用于需要高開關頻率和快速瞬態(tài)響應,同時能保持高效率的高降壓比應用。

  需要最少組件的默認配置

  為了減少外部組件數(shù)目、降低成本并節(jié)省設計時間,開關頻率和環(huán)路補償可以用簡單的引腳設置。圖1顯示了一個典型應用。為了能以2MHz頻率工作,振蕩器頻率設定引腳(RT)連接到內(nèi)部3.3V穩(wěn)壓器輸出引腳(INTVCC)。當補償引腳(ITH)連接到INTVCC時,運用默認補償,從而產(chǎn)生一個干凈的負載瞬態(tài)響應(圖2)。

圖1:從寬輸入范圍到3.3V/2.5A的應用

圖2:圖1電路的快速瞬態(tài)響應

  工作頻率在800kHz至4MHz范圍內(nèi),可用一個RT到地之間的外部電阻器編程。就開關噪聲敏感應用而言,LTC3601和LTC3604可在相同的頻率范圍內(nèi)從外部同步,而不管RT的狀態(tài)如何。無需外部PLL組件實現(xiàn)同步。

  有些應用在工作時要求移動開關頻率,通常是為了避開相鄰無線接收器的干擾。圖3顯示了甚至當MODE/SYNC引腳引入的同步頻率迅速變化時,輸出電壓的偏離也是很小。

圖3:同步開關頻率可以隨時移動,而且VOUT的變化很小

  這兩款IC都能以可選的突發(fā)模式(BurstMode®)工作,以在小負載電流時實現(xiàn)卓越的效率(圖4),又或者可采用強制連續(xù)模式,該模式舍棄輕負載效率,以換取最小輸出紋波和恒定頻率工作。即使這樣,以突發(fā)模式工作時的紋波一般也僅為20mV。

圖4:突發(fā)模式工作在輕負載時產(chǎn)生高效率,而低RDS(ON)開關在最大負載時保持高效率

  內(nèi)置的內(nèi)部400us軟啟動定時器防止啟動時VIN中出現(xiàn)電流浪涌。通過讓TRACK引腳斜坡上升,或在TRACK引腳到地之間連接一個電容器(tSS=430,000xCTRACK/SS),可以實現(xiàn)較長的軟啟動時間。開漏PGOOD引腳監(jiān)視輸出,如果輸出電壓偏離穩(wěn)定點±8%,該引腳就拉低。額外的VIN過壓和短路保護有助于形成一個全面堅固的IC。

  高頻、低占空比、毫無問題

  很多微處理器都需要1.x的低電壓軌,但是它們也用于需要高開關頻率的應用中,這類應用以高開關頻率保持采用外型很小的無源組件、并使關鍵頻段避開RF干擾。問題是,要實現(xiàn)高降壓比和高開關頻率這不可思議的組合可能是難以捉摸的,因為需要這么短的最短接通時間。圖5顯示LTC3604用在一個4MHz、12V至1.8V應用中的原理圖。這個應用要求的38ns接通時間遠大于LTC3604的20ns最短接通時間。

圖5:LTC3604可在高頻(4MHz)和低占空比情況下工作,從而提供緊湊的占板面積并允許高降壓比

  圖5的設計利用了LTC3604的幾個特點。通常最低輸入電壓為3.6V,但是在這里,通過在VIN到RUN引腳之間增加一個電阻分壓器,欠壓閉鎖提高到6V。通過在TRACK引腳到地之間增加10nF電容,軟啟動時間提高到4.3ms。開關頻率同步至一個外部提供的4MHz頻率。如果這個外部源出故障,那么內(nèi)部振蕩器(也設定為4MHz)將接管,最后,環(huán)路補償是從外部實現(xiàn)的。

  結論

  LTC3601和LTC3604是新一代單片DC/DC轉換器系列的成員,能應對相對高的輸入電壓和較低的占空比。這些器件緊湊的尺寸、高性能和需要很小外部組件的設計,使它們非常適用于緊湊型應用。這兩款IC都采用緊湊和耐熱增強型3mmx3mmQFN和MSOP封裝。



 

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