解析ADI LT8607/LT8607B：高效同步降壓調(diào)節(jié)器的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，電源管理芯片的選擇至關(guān)重要，它直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。ADI的LT8607/LT8607B同步降壓調(diào)節(jié)器，憑借其出色的性能和豐富的特性，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入剖析這款芯片。

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一、芯片概述

LT8607是一款緊湊、高效、高速的同步單片降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，僅消耗1.7μA的非開關(guān)靜態(tài)電流，卻能提供高達(dá)750mA的連續(xù)電流。其獨(dú)特的Burst Mode（突發(fā)模式）操作，可在極低輸出電流下仍保持高效率，同時(shí)將輸出紋波控制在10mVp-p以下。內(nèi)部補(bǔ)償結(jié)合峰值電流模式拓?fù)?，允許使用小型電感器，實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和良好的環(huán)路穩(wěn)定性。

二、關(guān)鍵特性亮點(diǎn)

（一）寬輸入電壓范圍

輸入電壓范圍為3.0V至42V，能適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供了廣泛的適用性。

（二）超低靜態(tài)電流

在Burst Mode操作下，靜態(tài)電流極低，例如在調(diào)節(jié) (12V{IN}) 至 (3.3V{OUT}) 輸出時(shí)，靜態(tài)電流小于3μA，輸出紋波小于10mVp-p，大大降低了功耗，提高了系統(tǒng)的能效。

（三）高效同步操作

在2MHz同步操作下，效率高達(dá)93%以上。以 (12V{IN}) 至 (5V{OUT}) 、0.5A輸出為例，能實(shí)現(xiàn)出色的轉(zhuǎn)換效率，減少能量損耗。

（四）快速最小開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間

最小開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間僅為35ns，可實(shí)現(xiàn)快速的開關(guān)切換，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和動(dòng)態(tài)性能。

（五）多種輸出選項(xiàng)

LT8607有固定5V輸出、可調(diào)輸出以及可同步等多種選擇，同步頻率范圍為200kHz至2.2MHz，還具備擴(kuò)頻頻率調(diào)制功能，可降低EMI，允許使用小型電感器。

（六）其他特性

具備低 dropout、峰值電流模式操作、準(zhǔn)確的1V使能引腳閾值、內(nèi)部補(bǔ)償、輸出軟啟動(dòng)和跟蹤等特性，并且采用小型熱增強(qiáng)型10引腳MSOP封裝或8引腳2mm × 2mm DFN封裝，同時(shí)符合AEC-Q100汽車應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

三、引腳功能詳解

（一）BST引腳

用于提供高于輸入電壓的驅(qū)動(dòng)電壓給頂部功率開關(guān)，需在靠近IC處放置一個(gè)0.1μF的升壓電容，且不能在該引腳串聯(lián)電阻。

（二）SW引腳

是內(nèi)部功率開關(guān)的輸出端，需連接到電感器和升壓電容，在PCB上應(yīng)盡量減小該節(jié)點(diǎn)的面積，以保證良好的性能。

（三）INTVCC引腳

內(nèi)部3.5V穩(wěn)壓器旁路引腳，為內(nèi)部功率驅(qū)動(dòng)器和控制電路供電，最大輸出電流為20mA，電壓在2.8V至3.5V之間變化，需用至少1μF的低ESR陶瓷電容將其旁路到電源地，且不能用外部電路加載該引腳。

（四）RT引腳

通過在RT和地之間連接一個(gè)電阻來設(shè)置開關(guān)頻率。同步時(shí)，RT電阻應(yīng)選擇使LT8607的開關(guān)頻率等于或低于最低同步輸入頻率。

（五）SYNC引腳（僅MSOP封裝）

外部時(shí)鐘同步輸入引腳。接地時(shí)，在低輸出負(fù)載下實(shí)現(xiàn)低紋波Burst Mode操作；連接到時(shí)鐘源時(shí)，可同步到外部頻率；浮空時(shí)，采用無擴(kuò)頻調(diào)制的脈沖跳過模式；連接到 (INTV_{CC}) 或3.2V至5.0V電壓時(shí)，采用帶擴(kuò)頻調(diào)制的脈沖跳過模式。

（六）FB引腳（LT8607/LT8607B）

LT8607將FB引腳調(diào)節(jié)到0.778V，需將反饋電阻分壓器的抽頭連接到該引腳。

（七）VOUT引腳（LT8607 - 5）

LT8607 - 5將 (Vout) 引腳調(diào)節(jié)到5V，該引腳連接到一個(gè)6.6MΩ的內(nèi)部分壓器。

（八）TR/SS引腳（僅MSOP封裝）

輸出跟蹤和軟啟動(dòng)引腳，允許用戶控制啟動(dòng)期間的輸出電壓斜坡率。當(dāng)TR/SS電壓低于0.778V時(shí)，LT8607將FB引腳調(diào)節(jié)到等于TR/SS引腳電壓；當(dāng)TR/SS高于0.778V時(shí)，跟蹤功能禁用，內(nèi)部參考恢復(fù)對(duì)誤差放大器的控制。

（九）PG引腳

是內(nèi)部比較器的開漏輸出。當(dāng)FB引腳在最終調(diào)節(jié)電壓的±8.5%范圍內(nèi)且無故障條件時(shí)，PG保持高阻抗；當(dāng) (V_{IN}) 高于3.2V且EN/UV為低時(shí)，PG被拉低；當(dāng) (VIN) 接近零時(shí)，PG為高阻抗。

（十）VIN引腳

為L(zhǎng)T8607內(nèi)部電路和內(nèi)部頂部功率開關(guān)提供電流，必須進(jìn)行本地旁路，輸入電容的正極端應(yīng)盡量靠近 (V_{IN}) 引腳，負(fù)極端應(yīng)盡量靠近GND引腳。

（十一）EN/UV引腳

低電平時(shí)，LT8607關(guān)閉，輸入電流為1μA；高電平時(shí)，開關(guān)調(diào)節(jié)器激活。滯后閾值電壓上升時(shí)為1.05V，下降時(shí)為1.00V。若不使用關(guān)閉功能，可將其連接到 (VIN) ；也可使用外部電阻分壓器來設(shè)置 (V_{IN}) 閾值，低于該閾值時(shí)LT8607將關(guān)閉。

（十二）GND引腳

暴露焊盤引腳，暴露焊盤必須連接到輸入電容的負(fù)極端并焊接到PCB，以降低熱阻。

四、工作原理剖析

LT8607是一款單片恒定頻率電流模式降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。通過RT引腳的電阻設(shè)置振蕩器頻率，在每個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)開啟內(nèi)部頂部功率開關(guān)，電感器電流增加，直到頂部開關(guān)電流比較器觸發(fā)并關(guān)閉頂部功率開關(guān)。頂部開關(guān)關(guān)閉時(shí)的峰值電感器電流由內(nèi)部VC節(jié)點(diǎn)的電壓控制，誤差放大器通過比較 (V_{FB}) 引腳電壓與內(nèi)部0.778V參考電壓來伺服VC節(jié)點(diǎn)。當(dāng)負(fù)載電流增加時(shí)，反饋電壓相對(duì)參考電壓降低，誤差放大器提高VC電壓，使平均電感器電流匹配新的負(fù)載電流。頂部功率開關(guān)關(guān)閉時(shí)，同步功率開關(guān)開啟，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期開始或電感器電流降至零。

五、應(yīng)用信息要點(diǎn)

（一）實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流

為提高輕載效率，LT8607進(jìn)入低紋波Burst Mode操作，在脈沖之間關(guān)閉與控制輸出開關(guān)相關(guān)的所有電路，將輸入靜態(tài)電流降至1.7μA。在典型應(yīng)用中，無負(fù)載調(diào)節(jié)時(shí)輸入電源消耗約3.0μA。為優(yōu)化輕載時(shí)的靜態(tài)電流性能，需盡量減小反饋電阻分壓器中的電流。

（二）FB電阻網(wǎng)絡(luò)

輸出電壓通過輸出和FB引腳之間的電阻分壓器進(jìn)行編程，推薦使用1%的電阻以保持輸出電壓精度。為實(shí)現(xiàn)良好的低負(fù)載效率，應(yīng)選擇盡可能大的FB電阻分壓器總電阻，同時(shí)在使用大FB電阻時(shí)，需從 (V_{OUT}) 到FB連接一個(gè)10pF的相位超前電容。

（三）設(shè)置開關(guān)頻率

LT8607采用恒定頻率PWM架構(gòu)，可通過RT引腳到地的電阻將開關(guān)頻率編程為200kHz至2.2MHz。在擴(kuò)頻調(diào)制模式下，頻率會(huì)在RT設(shè)置的頻率基礎(chǔ)上向上調(diào)制。

（四）電感器選擇和最大輸出電流

電感器的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的輸出負(fù)載要求進(jìn)行。一個(gè)好的初始選擇是 (L=frac{V{OUT }+V{SW(BOT)}}{f_{SW}} cdot 2) ，同時(shí)要選擇RMS電流額定值大于應(yīng)用最大預(yù)期輸出負(fù)載、飽和電流額定值高于負(fù)載電流加上1/2電感器紋波電流的電感器。

（五）輸入電容

使用X7R或X5R類型的陶瓷電容對(duì)LT8607電路的輸入進(jìn)行旁路，避免使用Y5V類型電容。當(dāng)使用較低開關(guān)頻率時(shí)，需要更大的輸入電容；若輸入電源阻抗高或存在長(zhǎng)導(dǎo)線或電纜導(dǎo)致的顯著電感，可能需要額外的大容量電容。

（六）輸出電容和輸出紋波

輸出電容的主要作用是與電感器一起過濾LT8607產(chǎn)生的方波以產(chǎn)生直流輸出，并存儲(chǔ)能量以滿足瞬態(tài)負(fù)載和穩(wěn)定控制環(huán)路。陶瓷電容具有低ESR，能提供良好的紋波性能，推薦的輸出電容值為 (C{OUT }=frac{100}{V{OUT } cdot f_{SW}}) 。

（七）使能引腳

EN引腳低電平時(shí)，LT8607關(guān)閉；高電平時(shí)，激活。EN比較器的上升閾值為1.05V，具有50mV的滯后?？蓪N引腳連接到 (VIN) 或邏輯電平，也可使用電阻分壓器設(shè)置 (V_{IN(EN)}) 閾值。

（八）INTVCC穩(wěn)壓器

內(nèi)部低壓差（LDO）穩(wěn)壓器從 (VIN) 產(chǎn)生3.5V電源，為驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)部偏置電路供電。 (INTV CC) 需用至少1μF的陶瓷電容旁路到地，且不能連接外部負(fù)載。

（九）輸出電壓跟蹤和軟啟動(dòng)（僅MSOP封裝）

通過TR/SS引腳，用戶可對(duì)輸出電壓斜坡率進(jìn)行編程。內(nèi)部2μA電流將TR/SS引腳拉至 (INTV CC) ，外部電容可實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，防止輸入電源出現(xiàn)電流浪涌。在LT8607 - 5固定輸出選項(xiàng)中，輸出電壓將跟蹤TR/SS引腳電壓的6.43倍。

（十）輸出功率良好指示

當(dāng)LT8607的輸出電壓在調(diào)節(jié)點(diǎn)的±8.5%范圍內(nèi)時(shí)，PG引腳為高阻抗；否則，內(nèi)部漏極下拉器件將PG引腳拉低。PG引腳在多種故障條件下也會(huì)被拉低。

（十一）同步（僅MSOP封裝）

將SYNC引腳低于0.4V可選擇低紋波Burst Mode操作；連接方波到SYNC引腳可將LT8607振蕩器同步到外部頻率。同步時(shí)，LT8607在低輸出負(fù)載下不會(huì)進(jìn)入Burst Mode操作，而是采用脈沖跳過模式來維持調(diào)節(jié)。

（十二）短路和反接輸入保護(hù)

LT8607能承受輸出短路，在輸出短路和掉電條件下，通過降低開關(guān)頻率和監(jiān)測(cè)底部開關(guān)電流來保護(hù)電路。當(dāng)輸入浮空且EN引腳為高時(shí)，內(nèi)部電路會(huì)通過SW引腳吸取靜態(tài)電流；當(dāng)EN引腳接地時(shí)，SW引腳電流降至接近0.7μA；當(dāng) (V_{IN}) 引腳接地且輸出保持高電平時(shí)，需注意寄生體二極管可能導(dǎo)致的電流問題。

六、PCB布局和熱考慮

（一）PCB布局

為確保正確操作和最小化EMI，PCB布局時(shí)需注意：輸入電容形成的環(huán)路應(yīng)盡量小，將電容放置在 (VIN) 和GND引腳附近；電感和輸出電容應(yīng)與其他組件放在電路板同一側(cè)；SW和BOOST節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡量??；FB和RT節(jié)點(diǎn)也應(yīng)盡量小，避免受到SW和BOOST節(jié)點(diǎn)的干擾；封裝底部的暴露焊盤必須焊接到地，以實(shí)現(xiàn)電氣連接和散熱功能。

（二）熱考慮

在較高環(huán)境溫度下，需注意PCB布局以確保LT8607良好的散熱。暴露焊盤應(yīng)焊接到接地平面，并通過熱過孔連接到下方的大銅層，增加過孔可進(jìn)一步降低熱阻。隨著環(huán)境溫度接近最大結(jié)溫額定值，應(yīng)降低最大負(fù)載電流。

七、典型應(yīng)用案例

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路，如5V、2MHz降壓，3.3V、2MHz降壓，12V、1MHz降壓等。這些應(yīng)用電路展示了LT8607在不同輸出電壓和開關(guān)頻率下的具體應(yīng)用，為工程師提供了實(shí)際設(shè)計(jì)的參考。

八、總結(jié)

ADI的LT8607/LT8607B同步降壓調(diào)節(jié)器以其卓越的性能、豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在電源管理設(shè)計(jì)中提供了一個(gè)強(qiáng)大而可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇芯片的工作模式、設(shè)置參數(shù)，并注意PCB布局和熱管理等方面的問題，以充分發(fā)揮該芯片的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電源設(shè)計(jì)。大家在使用過程中，是否也遇到過一些特殊的問題或有獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流！