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标题: 两个单片 DC/DC 转换器的应用 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 09:30
标题: 两个单片 DC/DC 转换器的应用
当一个相对高的电压轨 (12V) 必须降至相对低的电平 (3.3V、1.8V) 时，传统上采用的转换器是一个驱动外部 MOSFET 的 DC/DC 开关控制器。在很多应用中，用单片稳压器取代典型的控制器-MOSFET-二极管组合式电路则可节省空间、设计时间和成本。问题是，就很多单片降压型转换器而言，12V 电压轨太高，这类转换器通常不能在输入高于 6V 的情况下使用。此外，开关损耗使得实际上无法在高于约 1MHz 时工作，从而排除了使用最小电感器这种可能性，因此单片稳压器在尺寸上的一些优势发挥不了作用。
LTC3601 和 LTC3604 是高性能单片同步降压型稳压器，分别能提供高达 1.5A 和 2.5A 的电流。这两款器件在 3.6V 至 15V 的宽输入电压范围内工作，这样的范围涵盖了手持式设备、PC 以及汽车中使用的电池化学组成。它们独特的恒定频率 / 受控接通时间架构提供 20ns 的最短接通时间，非常适用于需要高开关频率和快速瞬态响应，同时能保持高效率的高降压比应用。
需要最少组件的默认配置
为了减少外部组件数目、降低成本并节省设计时间，开关频率和环路补偿可以用简单的引脚设置。图 1 显示了一个典型应用。为了能以 2MHz 频率工作，振荡器频率设定引脚 (RT) 连接到内部 3.3V 稳压器输出引脚 (INTVCC)。当补偿引脚 (ITH) 连接到 INTVCC 时，运用默认补偿，从而产生一个干净的负载瞬态响应 (图 2)。

图 1：从宽输入范围到 3.3V/2.5A 的应用

图 2：图 1 电路的快速瞬态响应
工作频率在 800kHz 至 4MHz 范围内，可用一个 RT 到地之间的外部电阻器编程。就开关噪声敏感应用而言，LTC3601 和 LTC3604 可在相同的频率范围内从外部同步，而不管 RT 的状态如何。无需外部 PLL 组件实现同步。
有些应用在工作时要求移动开关频率，通常是为了避开相邻无线接收器的干扰。图 3 显示了甚至当 MODE/SYNC 引脚引入的同步频率迅速变化时，输出电压的偏离也是很小。

图 3：同步开关频率可以随时移动，而且 VOUT 的变化很小
这两款 IC 都能以可选的突发模式 (Burst Mode?) 工作，以在小负载电流时实现卓越的效率 (图 4)，又或者可采用强制连续模式，该模式舍弃轻负载效率，以换取最小输出纹波和恒定频率工作。即使这样，以突发模式工作时的纹波一般也仅为 20mV。

图 4：突发模式工作在轻负载时产生高效率，而低 RDS(ON) 开关在最大负载时保持高效率
内置的内部 400us 软启动定时器防止启动时 VIN 中出现电流浪涌。通过让 TRACK 引脚斜坡上升，或在 TRACK 引脚到地之间连接一个电容器 (tSS = 430,000 x CTRACK/SS)，可以实现较长的软启动时间。开漏 PGOOD 引脚监视输出，如果输出电压偏离稳定点 ±8%，该引脚就拉低。额外的 VIN 过压和短路保护有助于形成一个全面坚固的 IC。

高频、低占空比、毫无问题
很多微处理器都需要 1.x 的低电压轨，但是它们也用于需要高开关频率的应用中，这类应用以高开关频率保持采用外型很小的无源组件、并使关键频段避开 RF 干扰。问题是，要实现高降压比和高开关频率这不可思议的组合可能是难以捉摸的，因为需要这么短的最短接通时间。图 5 显示 LTC3604 用在一个 4MHz、12V 至 1.8V 应用中的原理图。这个应用要求的 38ns 接通时间远大于 LTC3604 的 20ns 最短接通时间。

图 5：LTC3604 可在高频 (4MHz) 和低占空比情況下工作，
从而提供紧凑的占板面积并允许高降压比
图 5 的设计利用了 LTC3604 的几个特点。通常最低输入电压为 3.6V，但是在这里，通过在 VIN 到 RUN 引脚之间增加一个电阻分压器，欠压闭锁提高到 6V。通过在 TRACK 引脚到地之间增加 10nF 电容，软启动时间提高到 4.3ms。开关频率同步至一个外部提供的 4MHz 频率。如果这个外部源出故障，那么内部振荡器 (也设定为 4MHz) 将接管，最后，环路补偿是从外部实现的。
结论
LTC3601 和 LTC3604 是新一代单片 DC/DC 转换器系列的成员，能应对相对高的输入电压和较低的占空比。这些器件紧凑的尺寸、高性能和需要很小外部组件的设计，使它们非常适用于紧凑型应用。这两款 IC 都采用紧凑和耐热增强型 3mm x 3mm QFN 和 MSOP 封装。

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