設(shè)計(jì)要點(diǎn) 544: 引言

工業(yè)和汽車應(yīng)用需要堅(jiān)固、易用和緊湊的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器以產(chǎn)生多種低電壓電源。采用 6mm x 6mm 封裝的LT8602 單片式四通道同步降壓型轉(zhuǎn)換器能夠從 3V 至 42V 的寬輸入范圍提供四個(gè)輸出。它是一款多用途和簡(jiǎn)單易用的器件，并具有低 EMI 和高達(dá) 2.2MHz 的可調(diào)工作頻率等特點(diǎn)。該器件僅從輸入電源消耗 30μA 靜態(tài)電流，即使在調(diào)節(jié)輸出時(shí)也不例外。

小尺寸、低 EMI、四通道降壓型解決方案

LT8602 在 QFN (6mm x 6mm) 封裝中集成了兩個(gè)高電壓 (HV) 和兩個(gè)低電壓 (LV) 同步穩(wěn)壓器。通過(guò)采用內(nèi)部同步開關(guān)取代外部肖特基二極管，不僅最大限度地縮減了解決方案尺寸，還提高了效率，從而降低了功率耗散。

兩個(gè) HV 通道 (1 和 2) 能夠從一個(gè) 3V 至 42V 輸入分別支持 1.5A 和 2.5A 負(fù)載。兩個(gè) LV 通道 (3 和 4) 則從一個(gè) 2.6V 至 5.5V 輸入各支持高達(dá) 1.8A。圖 1 示出了演示電路 DC1949A 的中心頂視圖。具有四個(gè)輸出 (5V、3.3V、1.8V 和 1.2V) 的簡(jiǎn)化原理圖示于圖 3。一個(gè) LT8602 可取代四個(gè)單獨(dú)的穩(wěn)壓器，從而縮減了總體解決方案尺寸和成本。LT8602 中的全部四個(gè)穩(wěn)壓器均同步至設(shè)置在 2MHz的單個(gè)振蕩器，并允許通道反相操作。LT8602 通過(guò)使通道 1 和 3 與通道 2 和 4 異相運(yùn)作以降低輸入紋波電流，因而簡(jiǎn)化了 EMI 濾波器設(shè)計(jì)。演示電路 DC1949A 包括一個(gè)小型 EMI 濾波器。圖 2 示出了該演示電路板的輻射 EMI 性能。它符合 CISPR25 Class 5 峰值限制要求并擁有足夠的裕度。

圖 1：演示板 DC1949A 的中心頂視圖

圖 2：輻射 EMI 性能 (CISPR25，Class 5)，峰值檢波器，14VIN，所有輸出為 1A，開關(guān)頻率 = 2MHz

圖 3：原理圖。5V、3.3V、1.8V 和 1.2V，fSW = 2MHz 輸出

即使在高開關(guān)頻率下也可提供寬輸入范圍

雖然可采用一個(gè)高開關(guān)頻率以盡量縮減 DC/DC 解決方案尺寸，但是提升頻率通常會(huì)附帶一個(gè)折衷，這就是輸入電壓范圍會(huì)減小。在汽車和工業(yè)環(huán)境中這是一個(gè)重要的關(guān)注點(diǎn)，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)師在考慮通過(guò)增加開關(guān)頻率以獲得某些優(yōu)勢(shì)的時(shí)候躊躇不決。

憑借低的最小導(dǎo)通時(shí)間和低壓差，LT8602 即使在 2MHz 頻率下也能提供一個(gè)寬輸入范圍。圖 4 示出了通道 1 的壓差性能。當(dāng)輸入電壓降至接近編程輸出電壓時(shí)，LT8602 通過(guò)略過(guò)某些關(guān)斷時(shí)間和降低開關(guān)頻率至高達(dá) 99.6% 的最大占空比來(lái)保持調(diào)節(jié)。如果輸入電壓進(jìn)一步下降，輸出電壓將保持在比輸入電壓低 50mV 至 550mV 的水平，這取決于負(fù)載。升壓電容器在壓差狀態(tài)下充電，從而維持了高效率。

圖 4：在 IOUT = 1.5A 時(shí)的壓差性能

靈活的序列控制

LT8602 具有一個(gè)用于每個(gè) HV 通道的跟蹤和軟起動(dòng)引腳。對(duì)于每個(gè) LV 通道，它具有一個(gè)大約 1ms 的內(nèi)部軟起動(dòng)。另外，每個(gè)通道還具備一個(gè)電源良好指示器。這些引腳簡(jiǎn)化了輸出跟蹤或排序。

結(jié)論

LT8602 在 6mm x 6mm QFN 封裝中集成了四個(gè)同步降壓型穩(wěn)壓器，可實(shí)現(xiàn)僅需 30μA 靜態(tài)電流的緊湊、低 EMI、高效率和耐故障性能強(qiáng)的解決方案。用于每個(gè)轉(zhuǎn)換器的個(gè)別輸入提供了設(shè)計(jì)自由度，而單獨(dú)的 PG 指示器和 TRK/SS 引腳進(jìn)一步擴(kuò)展了跟蹤和排序的靈活性。這些特點(diǎn)使得LT8602 非常適合常處于嚴(yán)酷環(huán)境中的汽車和工業(yè)應(yīng)用。