分類:其他文章瀏覽:1565發(fā)表時間:2020-06-10 22:53:06
低壓雙8A輸出開關(guān)DC/DC調(diào)節(jié)器μ模塊LTM4616及其應(yīng)用
LTM4616是一款DC/DC調(diào)節(jié)器μ模塊,在同一封裝中集成了開關(guān)控制器、功率MOSFET、電感、電容和其他支持元件,并可提供雙8A/單16A輸出。多個LTM4616可以級聯(lián)應(yīng)用多相操作,以提供更大的輸出電流。介紹了LTM4616的結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)和應(yīng)用電路。
1.介紹
LTM4616是線性技術(shù)引入的雙輸出獨(dú)立非隔離開關(guān)DC/DC功率調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。
LTM4616的輸入電壓范圍為2.375~5.5V,輸出電壓為0.6~5V,提供雙8A/單16A輸出。LTM4616集成了一個恒頻電流模式調(diào)節(jié)器,典型開關(guān)頻率為1.5兆赫,可與0.75 ~ 2.25兆赫的外部頻率同步。LTM4616的應(yīng)用領(lǐng)域包括電池供電設(shè)備、電信和網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)設(shè)備、存儲和ATCA、快速PCI卡等。
2.μ模塊LTM4616的結(jié)構(gòu)和特性
LTM4616采用15毫米×15毫米×2.8毫米表面貼裝LGA封裝,無鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。其引腳排列如圖1所示。
圖1 LTM 4616的引腳排列
ltm 4616μ模塊包含集成開關(guān)控制器、高速開關(guān)功率MOSFET、電感、電容和其他支持元件。簡化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
圖2 ltm 4616內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖
LTM4616各引腳的功能如表1所示。
表1 LTM 4616引腳功能簡述
LTM 4616μ模塊的主要特性如下:
(1)LTM4616是雙DC/DC穩(wěn)壓器系統(tǒng)。輸入電壓范圍為2.375~5.5V,輸出電壓可在0.6 ~ 5V范圍內(nèi)編程。通過輸入和輸出的不同組合,8A和16A的電流可以以兩種方式輸出(見表2)
表2輸入和輸出的不同組合
(2)具有內(nèi)部反饋環(huán)路補(bǔ)償?shù)碾娏髂J娇刂铺峁┛焖偎矐B(tài)響應(yīng)。(3)提供輸出電壓跟蹤和裕量。(4)可以選擇突發(fā)模式、脈沖跳躍模式和擴(kuò)頻操作。(5)提供輸出過流、過壓和熱關(guān)斷保護(hù)。(6)易于實(shí)現(xiàn)多相(最多12相)運(yùn)行。
3.LTM4616的功能原理及應(yīng)用介紹
3.1輸出電壓編程
由LTM4616組成的簡單雙輸出DC/DC調(diào)節(jié)器電路如圖3所示。調(diào)節(jié)器的每個輸出可以通過引腳FB和ITHM之間的電阻RFB來設(shè)置:
對應(yīng)于不同RFB值的VOUT值如表3所示。
表3
圖3基于LTM4616的簡單雙輸出DC/DC調(diào)節(jié)器電路
在圖3中,由于RFB1=2.21K,RFB2=3.09K,VOUT1=3.38,VOUT2=2.5V v。
圖4示出了調(diào)節(jié)器效率和負(fù)載電流之間的關(guān)系。
圖4效率和負(fù)載電流之間的關(guān)系
在n LTM4616的并行應(yīng)用中,每個并行輸出的FB引腳可以連接在一起,在這種情況下,RFB值為:
圖5 LTM4616雙輸出并行應(yīng)用電路
在圖5所示的LTM4616雙輸出并行應(yīng)用電路中,因?yàn)镹=2并且VOUT=1.5V,所以可以獲得以下等式:
選擇rfb = 3.32 kω。
3.2突發(fā)模式操作
在非常輕的負(fù)載下,LTM4616可以進(jìn)入突發(fā)模式,允許每個調(diào)節(jié)器的功率場效應(yīng)晶體管間歇工作,從而節(jié)省靜態(tài)電流。為了使LTM4616進(jìn)入突發(fā)模式,必須設(shè)置集成電路的模式引腳VIN。在突發(fā)模式下,電感峰值電流設(shè)置為正常工作時最大峰值電流的20%左右,部分內(nèi)部電路關(guān)閉,各通道的靜態(tài)電流降至約450μA..
3.3脈沖跳躍模式操作
在低輸出負(fù)載下,LTM4616可以在脈沖跳躍模式下運(yùn)行跳躍周期,以降低開關(guān)損耗并提高效率。為了使LTM4616進(jìn)入脈沖跳躍操作,引腳模式必須為浮動或連接至VIN/2。
3.4強(qiáng)制連續(xù)運(yùn)行
在固定頻率應(yīng)用中,為了將輸出紋波降至最低,LTM4616的引腳模式可以接地,以強(qiáng)制其以連續(xù)模式工作。在這種工作模式下,在低輸出負(fù)載期間,允許電感電流反向,ITH引腳上的電壓在電流比較器閾值通過的控制范圍內(nèi),并且上部的MOSFET總是隨著每個振蕩器脈沖而導(dǎo)通。在啟動期間,強(qiáng)制連續(xù)模式操作將被禁止。
3.5擴(kuò)頻操作
為了避免在固定頻率下工作時產(chǎn)生較大噪聲,LTM4616的引腳CLKIN可以連接到SVIN,以在擴(kuò)頻模式下工作。振蕩器頻率固定在正常工作頻率的30%到130%之間,因此開關(guān)噪聲可以擴(kuò)展到更大的頻率范圍,并且噪聲峰值可以完全降低。如果LTM4616的引腳CLKIN接地或由外部頻率同步信號驅(qū)動,擴(kuò)頻操作將被禁用。
3.6輸出電壓跟蹤
可以使用LTM4616的跟蹤引腳對啟動期間的輸出電壓斜坡和電壓跟蹤進(jìn)行編程。圖6示出了同時跟蹤輸出電壓的實(shí)際電路。在圖6中,主調(diào)節(jié)器的TRACK1支路由RSR和CSR控制,RC斜坡時間可通過等式(3)編程:
圖6帶跟蹤的雙輸出調(diào)節(jié)器電路
TRACK引腳上的控制電壓范圍為0至0.596伏。主調(diào)節(jié)器TRACK1上的壓擺率等于主輸出的壓擺率MR。當(dāng)從調(diào)節(jié)器和主調(diào)節(jié)器輸出被同時跟蹤時,從輸出壓擺率SR等于主輸出的壓擺率MR。由于10Kω電阻內(nèi)部連接在LTM4616的引腳FB和VOUT之間,引腳TRACK2和FB2上的分壓電阻RTA/RTB應(yīng)該相同,因此RTB=10Kω,RTA = 6.65kΩ。圖7是示出主/從輸出電壓的同時跟蹤的圖。
圖7輸出電壓的同步跟蹤
如果應(yīng)用中不需要跟蹤或排序,跟蹤引腳應(yīng)連接到SVIN,引腳RUN應(yīng)用于控制開/關(guān)。當(dāng)引腳RUN被拉至1.3V以下時,調(diào)節(jié)器將被迫進(jìn)入關(guān)斷模式,兩個金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管將被關(guān)斷。
3.7輸出電壓容差
LTM4616支持輸出電壓裕量,引腳MGN和BSEL可用于將每個輸出編程為其正常工作電壓的5%、10%或15%。當(dāng)引腳MGN處于低電平時,將強(qiáng)制負(fù)容差,即輸出電壓低于調(diào)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)MGN引腳為高電平時,輸出電壓被迫高于調(diào)節(jié)點(diǎn)。輸出電壓容差由導(dǎo)聯(lián)BSEL決定。當(dāng)BSEL處于低位時,利潤率為5%;BSEL高時,利潤率為10%;當(dāng)BSEL上市時,利潤率為15%。當(dāng)容差功能激活時,LTM4616中的過壓和欠壓比較器關(guān)閉。
3.8多相運(yùn)行
為了輸出高于8A的電流,LTM4616的兩個輸出或多個LTM 4616可以級聯(lián)在一起,這不會增加輸入和輸出電壓紋波。將LTM4616的PHMODE引腳連接到SVIN、SGND或SVIN/2(懸空空),可能會導(dǎo)致CLKIN和CLKOUT引腳之間分別出現(xiàn)180、120或90°相位差,以2、3或4相工作。圖8示出了LTM4616在6個階段中操作的示例。圖9示出了12相操作配置。
圖8 6相位操作
圖9 12相位操作
多相操作可以完全衰減輸入和輸出電容上的紋波電流量,均方根輸入紋波電流和輸出紋波幅度根據(jù)所用的相數(shù)而降低,如圖10所示。
圖10相位1 ~ 6操作輸入的均方根紋波電流與占空比空因子之間的關(guān)系
具有輸出電壓跟蹤特性的4相調(diào)節(jié)器電路如圖11所示。該電路的輸入電壓為4~5.5V,四路輸出分別為3.3V/7A、2.5V/8A、1.8V/8A和1.5V/8A。
圖11帶電壓跟蹤的4相(4輸出)調(diào)節(jié)器電路
圖12輸出為1.2V/32A的并聯(lián)4相調(diào)節(jié)器電路
圖12示出了具有1.2V/32A的4相并聯(lián)輸出的調(diào)節(jié)器電路。LTM4616的引腳MGN連接到一個分壓器(R1/R2),該分壓器由三態(tài)選通運(yùn)算放大器A1(TC75Z126AFF)驅(qū)動,以提供三種容差狀態(tài)(即高、低和無容差)。當(dāng)MGN值為高(H)時,BSEL選擇正值;當(dāng)MGN低時,BSEL為負(fù)。當(dāng)引腳BSEL為L、H且懸垂空時,公差值分別為5%、10%和15%。
4.結(jié)束語
LTM4616是一款低壓大電流輸出開關(guān)DC/DC電壓調(diào)節(jié)器微型模塊(μ ModelTM)。在小型LGA無鉛封裝中,有開關(guān)控制器芯片、功率MOSFET、電感、電容和其他支持元件。它可以在顯著模式、脈沖跳躍和擴(kuò)頻模式下工作,因此在輕負(fù)載下具有很高的效率,并且降低了開關(guān)噪聲。LTM4616采用電流模式控制,提供輸出過壓、過流和熱關(guān)斷保護(hù),從而提高系統(tǒng)的可靠性。
參考文獻(xiàn)1,線性技術(shù)。每個通道雙8a lowin DC/DC模塊。數(shù)據(jù)表,2008.2,婁靜。[2]兩相雙降壓開關(guān)控制器及其應(yīng)用[[]。電子世界,2008 (7): 8-10。