LT8616：高效雙路同步降壓調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理芯片的性能直接影響著整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天我們要深入探討的是 Linear Technology 公司的 LT8616 雙路同步降壓調(diào)節(jié)器，它以其低靜態(tài)電流、寬輸入電壓范圍和高效的性能，在眾多應(yīng)用中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。

文件下載：LT8616.pdf

芯片概述

LT8616 是一款高效、高速的雙路同步降壓調(diào)節(jié)器，在兩路通道均啟用的情況下，靜態(tài)電流僅為 6.5μA。它的輸入電壓范圍極寬，從 3.4V 到 42V，能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境。芯片集成了所有開關(guān)和必要的電路，大大減少了對外部元件的需求，為設(shè)計(jì)帶來了極大的便利。

關(guān)鍵特性

低靜態(tài)電流與高效性能

LT8616 在輕載時采用低紋波 Burst Mode 工作模式，能在保持輸出電容充電至所需輸出電壓的同時，將輸入靜態(tài)電流和輸出電壓紋波降至最低。在典型應(yīng)用中，無負(fù)載調(diào)節(jié)兩路通道時，僅消耗 6.5μA 的輸入電源電流，顯著提高了輕載效率。

快速開關(guān)時間

其最小開關(guān)導(dǎo)通時間僅為 35ns，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的瞬態(tài)響應(yīng)，滿足系統(tǒng)對快速變化負(fù)載的需求。

可同步性與頻率調(diào)節(jié)

芯片支持 200kHz 至 3MHz 的頻率調(diào)節(jié)，還能通過 SYNC 引腳與外部時鐘同步，同步范圍為 250kHz 至 3MHz。這種靈活性使得設(shè)計(jì)師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求優(yōu)化開關(guān)頻率，平衡效率和元件尺寸。

精準(zhǔn)的使能引腳閾值

使能引腳具有精確的 1V 閾值，可用于編程欠壓鎖定，確保芯片在合適的電壓條件下工作。

內(nèi)部補(bǔ)償與軟啟動

內(nèi)部補(bǔ)償結(jié)合峰值電流模式拓?fù)?，允許使用小電感，實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和良好的環(huán)路穩(wěn)定性。同時，通過 TR/SS 引腳可以實(shí)現(xiàn)輸出軟啟動和跟蹤功能，避免啟動時的電流沖擊。

引腳功能與應(yīng)用

引腳功能詳解

• BIAS 引腳：當(dāng)連接到高于 3.1V 的電壓時，為內(nèi)部調(diào)節(jié)器供電。對于 3.3V 及以上的輸出電壓，該引腳應(yīng)連接到相應(yīng)的 (Vout)。若連接到其他電源，需連接一個 1μF 的旁路電容。
• BOOST 引腳：為內(nèi)部頂部功率開關(guān)提供高于輸入電壓的驅(qū)動電壓，需在 BOOST 和相應(yīng)的 SW 引腳之間放置 0.1μF 電容。
• EN/UV 引腳：用于獨(dú)立禁用或啟用每個通道，具有 1.03V 的上升閾值和 0.98V 的下降閾值?？赏ㄟ^外部電阻分壓器編程閾值，避免引腳浮空。
• FB 引腳：調(diào)節(jié)至 0.790V，通過反饋電阻分壓器連接到輸出，同時需連接 1.5pF 至 10pF 的相位超前電容。
• GND 引腳：與輸入電容的負(fù)極連接，并焊接到 PCB 上，以降低熱阻。
• INTVCC 引腳：為內(nèi)部柵極驅(qū)動器和控制電路供電，需用至少 1μF 的低 ESR 陶瓷電容去耦，避免連接外部負(fù)載。
• PG 引腳：內(nèi)部電源良好比較器的開漏輸出，當(dāng) FB 引腳電壓在最終調(diào)節(jié)電壓的 ±10% 范圍內(nèi)且無故障時，引腳變?yōu)楦咦杩埂?/li>
• RT 引腳：通過連接到地的電阻設(shè)置開關(guān)頻率。
• SW 引腳：每個通道內(nèi)部功率開關(guān)的輸出，連接到電感和升壓電容。
• SYNC/MODE 引腳：接地可實(shí)現(xiàn)低紋波 Burst Mode 工作，連接到時鐘源可同步到外部頻率，施加 2.4V 或更高的直流電壓可進(jìn)入脈沖跳過模式。
• TR/SS 引腳：用于軟啟動和輸出跟蹤，通過內(nèi)部 2μA 上拉電流對外部電容充電，產(chǎn)生電壓斜坡。

典型應(yīng)用電路

LT8616 適用于多種應(yīng)用場景，如汽車和工業(yè)電源、通用降壓應(yīng)用等。下面以一個典型的 5V、3.3V 降壓轉(zhuǎn)換器為例，介紹其應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

在這個電路中，輸入電壓為 12V，通過 LT8616 輸出 5V 和 3.3V 的電壓。根據(jù)芯片的特性和要求，合理選擇電感、電容等元件的參數(shù)，以確保電路的穩(wěn)定性和高效性。例如，電感的選擇需要考慮輸出負(fù)載、開關(guān)頻率和電流限制等因素，而電容的選擇則要考慮其等效串聯(lián)電阻（ESR）和耐壓值等參數(shù)。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流

為了在輕載時實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流，需要盡量減小反饋電阻分壓器中的電流。因?yàn)樵撾娏鲿鳛樨?fù)載電流影響轉(zhuǎn)換器的無負(fù)載輸入電流。在選擇電阻值時，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行權(quán)衡，以優(yōu)化輕載效率。

開關(guān)頻率的選擇

開關(guān)頻率的選擇是一個在效率、元件尺寸和輸入電壓范圍之間進(jìn)行權(quán)衡的過程。較高的開關(guān)頻率可以使用更小的電感和電容，但會降低效率并減小全頻率工作的輸入電壓范圍。在設(shè)計(jì)時，需要根據(jù)具體應(yīng)用的要求，計(jì)算出合適的開關(guān)頻率，并通過 RT 引腳的電阻進(jìn)行設(shè)置。

電感和電容的選擇

電感的選擇應(yīng)根據(jù)輸出負(fù)載要求、開關(guān)頻率和電流限制等因素進(jìn)行。同時，要確保電感的 RMS 電流額定值大于最大預(yù)期輸出負(fù)載，飽和電流額定值高于負(fù)載電流加上一半的電感紋波電流。電容的選擇要考慮其 ESR 和耐壓值，以保證良好的濾波效果和瞬態(tài)響應(yīng)。

PCB 布局

PCB 布局對于 LT8616 的正常工作和 EMI 性能至關(guān)重要。在布局時，應(yīng)盡量減小輸入電容形成的回路面積，將 SW 和 BOOST 節(jié)點(diǎn)保持盡可能小，同時將 FB 和 RT 節(jié)點(diǎn)與 SW 和 BOOST 節(jié)點(diǎn)隔離，以減少干擾。此外，要確保暴露焊盤與接地平面良好連接，以降低熱阻。

總結(jié)

LT8616 作為一款高性能的雙路同步降壓調(diào)節(jié)器，具有低靜態(tài)電流、寬輸入電壓范圍、快速開關(guān)時間等諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通過合理選擇元件參數(shù)、優(yōu)化 PCB 布局和正確使用引腳功能，可以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，滿足各種應(yīng)用的需求。希望本文能為電子工程師在使用 LT8616 進(jìn)行設(shè)計(jì)時提供一些有益的參考。你在使用 LT8616 或其他類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。