引言
LT8645S 和 LT8646S 是65 V同步降壓型單片式穩(wěn)壓器,支持8 A輸出。它們的Silent Switcher? 2架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的EMI性能,這與電 路板布局無(wú)關(guān)。LT8646S具有RC外部補(bǔ)償功能電路,以優(yōu)化瞬態(tài)響應(yīng)。
寬輸入范圍和高輸出電流單片式解決方案
當(dāng)設(shè)計(jì)用于48 V總線系統(tǒng)的降壓型轉(zhuǎn)換器時(shí),電源設(shè)計(jì)師傾向于選擇控制器解決方案(外部MOSFET),而非尺寸小得多的單片式穩(wěn)壓器(內(nèi)部MOSFET),這是因?yàn)?,能夠處理如此高輸入電壓的單片式穩(wěn)壓器寥寥無(wú)幾,其中大多數(shù)的輸出電流被限制在5 A以下。LT8645S/LT8646S單片式穩(wěn)壓器破除了這一陳規(guī)。
LT8645S/LT8646S的65 V輸入、高電流單片式Silent Switcher 2降壓型穩(wěn)壓器接受3.4 V至65 V的寬輸入電壓范圍,并支持高達(dá)8 A的輸出電流。圖1示出了一款采用LT8645S的完整12 V輸出(在8 A)解決方案。LT8645S運(yùn)用內(nèi)部補(bǔ)償,因而可減少外部組件數(shù)目并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。旁路電容器的集成進(jìn)一步縮減了總體解決方案尺寸。如圖2所示,該解決方案的效率達(dá)到97%。
圖1. 采用LT8645S(在400 kHz)的12 V、8 A應(yīng)用電路。
圖2. LT8645S 12 V/8 A輸出效率(圖1所示設(shè)計(jì))。
快速瞬態(tài)響應(yīng)和超低EMI
針對(duì)特定的應(yīng)用,只需采用兩個(gè)外部組件(VC引腳上的一個(gè)電阻器和一個(gè)電容器)以優(yōu)化LT8646S的瞬態(tài)響應(yīng)。圖3示出了5 V/8 A輸出LT8646S解決方案,圖4則顯示了采用優(yōu)化補(bǔ)償所實(shí)現(xiàn)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。
圖3. 超低EMI LT8646S 5 V、8 A降壓型轉(zhuǎn)換器(擴(kuò)展頻譜模式被啟用)。
圖4. LT8646S 12 V至5 V、2 A負(fù)載階躍瞬態(tài)響應(yīng)(圖3所示設(shè)計(jì),fSW = 2 MHz)。
在該解決方案中,開(kāi)關(guān)頻率被設(shè)定在2 MHz,因而允許使用一個(gè)小的1 μH電感器。另外,LT8645S/LT8646S還可在過(guò)載或短路情況下安全地承受電感器飽和,這得益于高速峰值電流模式架構(gòu)。因此,不必為了應(yīng)對(duì)過(guò)流瞬變而使用過(guò)大的電感器,除非必需防止出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的過(guò)載或短路。
LT8645S/LT8646S均采用一種Silent Switcher 2架構(gòu),此架構(gòu)結(jié)合了分離的熱環(huán)路和集成化旁路電容器。因此,EMI性能對(duì)電路板布局是不敏感的,從而在那些要求超低EMI的設(shè)計(jì)中解除了工程師的這一設(shè)計(jì)擔(dān)憂。圖5給出了采用圖3所示解決方案時(shí)的CISPR 25輻射EMI測(cè)試結(jié)果。利用鐵氧體磁珠和電容濾波器,電路能夠滿足嚴(yán)格的CISPR 25 Class 5限制。
圖5. 圖3所示設(shè)計(jì)的LT8646S CISPR 25輻射發(fā)射測(cè)試結(jié)果(14 V輸入至5 V/4 A輸出,fSW = 2 MHz)。
小的最短導(dǎo)通時(shí)間和高降壓比
LT8645S和LT8646S具有僅40 ns的最短導(dǎo)通時(shí)間,因而使其能支持高降壓比,甚至在2 MHz的高開(kāi)關(guān)頻率條件下也不例外。例如,在2 MHz頻率下將48 V轉(zhuǎn)換至5 V需要52 ns的導(dǎo)通時(shí)間,這是采用大多數(shù)轉(zhuǎn)換器都做不到的。該降壓比通常將要求工程師選擇一款兩級(jí)轉(zhuǎn)換器(具有一個(gè)中間電壓),但是,LT8645S和LT8646S單片式穩(wěn)壓器則皆能單獨(dú)完成此轉(zhuǎn)換,從而降低了電源尺寸和復(fù)雜性。
圖6示出了一款用于達(dá)30 V之輸入的1.8 V/8 A輸出解決方案,其采用了工作在1 MHz開(kāi)關(guān)頻率的LT8645S。如果跳過(guò)某些開(kāi)關(guān)周期是可以接受的,那么輸入可升高至65 V的絕對(duì)最大額定值。當(dāng)輸出低于3.1 V時(shí),LT8645S的BIAS引腳可連接至一個(gè)高于3.1 V(即3.3 V或5 V)的外部電源,以改善效率。
圖6. 穿越65 V輸入瞬變過(guò)程運(yùn)行的LT8645S 1 MHz 1.8 V/8 A應(yīng)用電路。
結(jié)論
LT8645S和LT8646S 8 A同步超低EMI單片式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可提供小型6 mm × 4 mm LQFN封裝。其獲專(zhuān)利的Silent Switcher 2架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)偷腅MI輻射、高效率和緊湊的解決方案占板面積。輸入可以高達(dá)65 V。40 ns的最短導(dǎo)通時(shí)間提供高降壓比,實(shí)現(xiàn)了直接低電壓輸出,不需要兩級(jí)轉(zhuǎn)換。
作者
Ying Cheng
Ying Cheng是ADI公司工業(yè)和多市場(chǎng)業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)的一名應(yīng)用工程師,工作地點(diǎn)位于美國(guó)加利福尼亞州圣克拉拉。她于2010年加入ADI公司,目前她為非隔離式單芯片降壓轉(zhuǎn)換器提供應(yīng)用支持。Ying Cheng在電源管理領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)包括面向汽車(chē)、電信、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用的高效率、高功率密度和低EMI的高性能電源轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器。她獲得了上海交通大學(xué)的電機(jī)工程學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位,以及密蘇里科技大學(xué)(原密蘇里大學(xué)羅拉分校)的電氣工程博士學(xué)位。
審核編輯黃昊宇
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