- 兩個單片 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用
- 采用外型很小的無源組件
- 使關(guān)鍵頻段避開 RF 干擾
- 采用緊湊和耐熱增強型 3mm x 3mm QFN 和 MSOP 封裝
- 需要最少組件的默認配置
當一個相對高的電壓軌 (12V) 必須降至相對低的電平 (3.3V、1.8V) 時,傳統(tǒng)上采用的轉(zhuǎn)換器是一個驅(qū)動外部 MOSFET 的 DC/DC 開關(guān)控制器。在很多應(yīng)用中,用單片穩(wěn)壓器取代典型的控制器-MOSFET-二極管組合式電路則可節(jié)省空間、設(shè)計時間和成本。問題是,就很多單片降壓型轉(zhuǎn)換器而言,12V 電壓軌太高,這類轉(zhuǎn)換器通常不能在輸入高于 6V 的情況下使用。此外,開關(guān)損耗使得實際上無法在高于約 1MHz 時工作,從而排除了使用最小電感器這種可能性,因此單片穩(wěn)壓器在尺寸上的一些優(yōu)勢發(fā)揮不了作用。
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(shè)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(gòu)提供 20ns 的最短接通時間,非常適用于需要高開關(guān)頻率和快速瞬態(tài)響應(yīng),同時能保持高效率的高降壓比應(yīng)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(shè)計時間,開關(guān)頻率和環(huán)路補償可以用簡單的引腳設(shè)置。圖 1 顯示了一個典型應(yīng)用。為了能以 2MHz 頻率工作,振蕩器頻率設(shè)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(yīng) (圖 2)。
圖 1:從寬輸入范圍到 3.3V/2.5A 的應(yīng)用
圖 2:圖 1 電路的快速瞬態(tài)響應(yīng)
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(guān)噪聲敏感應(yīng)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。
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有些應(yīng)用在工作時要求移動開關(guān)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(guān)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 (Burst Mode®) 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(guān)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 = 430,000 x CTRACK/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(guān)頻率的應(yīng)用中,這類應(yīng)用以高開關(guān)頻率保持采用外型很小的無源組件、并使關(guān)鍵頻段避開 RF 干擾。問題是,要實現(xiàn)高降壓比和高開關(guān)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(yīng)用中的原理圖。這個應(yīng)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(shè)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(guān)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(shè)定為 4MHz) 將接管,最后,環(huán)路補償是從外部實現(xiàn)的。
結(jié)論
LTC3601 和 LTC3604 是新一代單片 DC/DC 轉(zhuǎn)換器系列的成員,能應(yīng)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(shè)計,使它們非常適用于緊湊型應(yīng)用。這兩款 IC 都采用緊湊和耐熱增強型 3mm x 3mm QFN 和 MSOP 封裝。