功耗是工業(yè)和汽車(chē)應(yīng)用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)師面臨的重大問(wèn)題，因?yàn)檫@類(lèi)應(yīng)用需要大電流，但是空間受限。用高性能分立式組件可以構(gòu)成高效率穩(wěn)壓器，但是其費(fèi)用之高和解決方案占板面積之大卻使這種方法令人難以承受。LT8612 / LT8613 高效率降壓型穩(wěn)壓器在單個(gè) IC 中集成了所有必要的組件，顯著地減小了 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的尺寸，甚至在面對(duì)高降壓比時(shí)也可以。這些器件還可以并聯(lián)，以增強(qiáng)輸出電流能力并分散負(fù)載和熱量。

 

包括在這些調(diào)節(jié)器中的其它期望功能有：超低靜態(tài)電流以最大限度延長(zhǎng)電池壽命；高開(kāi)關(guān)頻率以最大限度減小解決方案尺寸并避開(kāi)噪聲敏感頻段。

 

采用 3mm x 6mm 封裝的高效率 42V、6A 穩(wěn)壓器

 

LT8612 / LT8613 是 42V、6A 降壓型單片式穩(wěn)壓器。其集成的高效率電源開(kāi)關(guān)功耗很低，因此這些開(kāi)關(guān)、升壓二極管、內(nèi)部補(bǔ)償和所有必要的電路都密封在一個(gè)纖巧的 3mm x 6mm QFN 封裝中，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱問(wèn)題。圖 1 顯示了一個(gè)典型的 5V/30W LT8612 轉(zhuǎn)換器，其效率和功耗如圖 2 所示。甚至在 24V 輸入電壓時(shí)，LT8612 也能產(chǎn)生 30W 輸出，且溫升不超過(guò) 50°C。在負(fù)載范圍的另一端，LT8612 / LT8613 以低紋波突發(fā)模式 (Burst Mode®) 運(yùn)行，以在超低負(fù)載情況下提高效率。

 

圖 1：采用 LT8612 的 5V/30W 降壓型轉(zhuǎn)換器

 

圖 2：圖 1 所示 5V/30W LT8612 降壓型轉(zhuǎn)換器的效率和功耗

EFFICIENCY：效率

POWER LOSS：功耗

LOAD CURRENT：負(fù)載電流

 

LT8612 / LT8613 的最小接通時(shí)間短至 40ns，從而允許很高的 VIN/VOUT 比，即使在很高的開(kāi)關(guān)頻率時(shí)也是如此。高達(dá) 2.2MHz 的開(kāi)關(guān)頻率最大限度減小了功率電感器和輸出電容器的尺寸和值。此外，可以基于輸出負(fù)載要求有把握地改變電感器的大小，而無(wú)需使用較大的電感器來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這是器件的高速峰值電流模式架構(gòu)和可靠的開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)帶來(lái)的結(jié)果。

 

多相設(shè)計(jì)增強(qiáng)輸出電流能力

在汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用中，超過(guò) 6A 的負(fù)載并非不常見(jiàn)。就這些電流相對(duì)較大的情況而言，多相設(shè)計(jì)可以增強(qiáng) LT8612 / LT8613 穩(wěn)壓器的輸出能力。LT8613 具內(nèi)置軌至軌電流檢測(cè)放大器以及監(jiān)視器和控制引腳，從而可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的輸入或輸出平均電流調(diào)節(jié)。這個(gè)電流環(huán)路調(diào)節(jié)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電流限制，這樣跨 ISP / ISN 引腳的電壓就不會(huì)超過(guò) ICTRL 引腳設(shè)定的電壓。另一個(gè) IMON 引腳用來(lái)監(jiān)視通過(guò) ISP / ISN 引腳測(cè)量的平均電流。這種電流控制功能可在幾個(gè) LT8613 之間實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的均電，而無(wú)需任何額外的控制電路。

 

圖 3 顯示了三個(gè) LT8613 并聯(lián)以提供高達(dá) 16A 輸出的電路。最上面一個(gè) LT8613 是主穩(wěn)壓器，其輸出電壓設(shè)定為 4V，另外兩個(gè) LT8613 是從屬穩(wěn)壓器，其輸出電壓設(shè)定為略高于 4V。

 

圖 3：以一個(gè)三相設(shè)計(jì)的 3 個(gè)并聯(lián) LT8613 在 4V VOUT 時(shí)提供 16A

 

為了在 3 個(gè) LT8613 穩(wěn)壓器之間均流，主穩(wěn)壓器 LT8613 的 IMON 引腳連至從屬 LT8613 的 ICTRL 引腳。3 個(gè) LT8613 穩(wěn)壓器由 LTC6909 振蕩器產(chǎn)生的三相 700kHz 時(shí)鐘信號(hào) (120° 相移) 同步。圖 4 顯示了這個(gè)三相 LT8613 設(shè)計(jì)的熱像。這些 LT8613 的溫度相似表明，三相之間的電流是均勻分配的。這個(gè)設(shè)計(jì)的效率如圖 5 所示。

 

圖 4：三相 LT8613 設(shè)計(jì)的熱像顯示，電流均分是平衡的

 

圖 5：圖 3 所示三相 LT8613 設(shè)計(jì)的典型效率曲線

 

EFFICIENCY：效率

LOAD CURRENT：負(fù)載電流

如果期望給這些相位之間的均流加權(quán)，也就是說(shuō)讓電流均分不平衡，那么簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)跨 ISP 和 ISN 引腳的檢測(cè)電阻值即可。

 

結(jié)論

LT8612 和 LT8613 是全面集成的高功率密度單片式降壓型穩(wěn)壓器，可滿(mǎn)足挑戰(zhàn)性的汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用需求。這些穩(wěn)壓器能夠非常方便地并聯(lián)，以用于高效率、大電流應(yīng)用，構(gòu)成占板面積緊湊的解決方案。

（來(lái)源：ADI公司，作者：Ying Cheng，電源產(chǎn)品部 高級(jí)應(yīng)用工程師 ）