利用QFN 封裝的高功率降壓型穩壓器可有效減小 DC/DC 轉換器的尺寸
發布時間:2021-06-25 責任編輯:lina
【導讀】功耗是工業和汽車應用 DC/DC 轉換器設she計ji師shi麵mian臨lin的de重zhong大da問wen題ti,因yin為wei這zhe類lei應ying用yong需xu要yao大da電dian流liu,但dan是shi空kong間jian受shou限xian。用yong高gao性xing能neng分fen立li式shi組zu件jian可ke以yi構gou成cheng高gao效xiao率lv穩wen壓ya器qi,但dan是shi其qi費fei用yong之zhi高gao和he解jie決jue方fang案an占zhan板ban麵mian積ji之zhi大da卻que使shi這zhe種zhong方fang法fa令ling人ren難nan以yi承cheng受shou。
功耗是工業和汽車應用 DC/DC zhuanhuanqishejishimianlindezhongdawenti,yinweizheleiyingyongxuyaodadianliu,danshikongjianshouxian。yonggaoxingnengfenlishizujiankeyigouchenggaoxiaolvwenyaqi,danshiqifeiyongzhigaohejiejuefanganzhanbanmianjizhidaqueshizhezhongfangfalingrennanyichengshou。LT8612 / LT8613 高效率降壓型穩壓器在單個 IC 中集成了所有必要的組件,顯著地減小了 DC/DC 轉換器的尺寸,甚至在麵對高降壓比時也可以。這些器件還可以並聯,以增強輸出電流能力並分散負載和熱量。
包括在這些調節器中的其它期望功能有:超低靜態電流以最大限度延長電池壽命;高開關頻率以最大限度減小解決方案尺寸並避開噪聲敏感頻段。
采用 3mm x 6mm 封裝的高效率 42V、6A 穩壓器
LT8612 / LT8613 是 42V、6A 降壓型單片式穩壓器。其集成的高效率電源開關功耗很低,因此這些開關、升壓二極管、內部補償和所有必要的電路都密封在一個纖巧的 3mm x 6mm QFN 封裝中,不會產生過熱問題。圖 1 顯示了一個典型的 5V/30W LT8612 轉換器,其效率和功耗如圖 2 所示。甚至在 24V 輸入電壓時,LT8612 也能產生 30W 輸出,且溫升不超過 50°C。在負載範圍的另一端,LT8612 / LT8613 以低紋波突發模式 (Burst Mode®) 運行,以在超低負載情況下提高效率。

圖 1:采用 LT8612 的 5V/30W 降壓型轉換器

圖 2:圖 1 所示 5V/30W LT8612 降壓型轉換器的效率和功耗
EFFICIENCY:效率
POWER LOSS:功耗
LOAD CURRENT:負載電流
LT8612 / LT8613 的最小接通時間短至 40ns,從而允許很高的 VIN/VOUT 比,即使在很高的開關頻率時也是如此。高達 2.2MHz 的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)最(zui)大(da)限(xian)度(du)減(jian)小(xiao)了(le)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)器(qi)和(he)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)值(zhi)。此(ci)外(wai),可(ke)以(yi)基(ji)於(yu)輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)要(yao)求(qiu)有(you)把(ba)握(wo)地(di)改(gai)變(bian)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)大(da)小(xiao),而(er)無(wu)需(xu)使(shi)用(yong)較(jiao)大(da)的(de)電(dian)感(gan)器(qi)來(lai)進(jin)行(xing)設(she)計(ji),這(zhe)是(shi)器(qi)件(jian)的(de)高(gao)速(su)峰(feng)值(zhi)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)架(jia)構(gou)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)開(kai)關(guan)設(she)計(ji)帶(dai)來(lai)的(de)結(jie)果(guo)。
多相設計增強輸出電流能力
在汽車和工業應用中,超過 6A 的負載並非不常見。就這些電流相對較大的情況而言,多相設計可以增強 LT8612 / LT8613 穩壓器的輸出能力。LT8613 具(ju)內(nei)置(zhi)軌(gui)至(zhi)軌(gui)電(dian)流(liu)檢(jian)測(ce)放(fang)大(da)器(qi)以(yi)及(ji)監(jian)視(shi)器(qi)和(he)控(kong)製(zhi)引(yin)腳(jiao),從(cong)而(er)可(ke)實(shi)現(xian)準(zhun)確(que)的(de)輸(shu)入(ru)或(huo)輸(shu)出(chu)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)調(tiao)節(jie)。這(zhe)個(ge)電(dian)流(liu)環(huan)路(lu)調(tiao)節(jie)內(nei)部(bu)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)限(xian)製(zhi),這(zhe)樣(yang)跨(kua) ISP / ISN 引腳的電壓就不會超過 ICTRL 引腳設定的電壓。另一個 IMON 引腳用來監視通過 ISP / ISN 引腳測量的平均電流。這種電流控製功能可在幾個 LT8613 之間實現準確的均電,而無需任何額外的控製電路。
圖 3 顯示了三個 LT8613 並聯以提供高達 16A 輸出的電路。最上麵一個 LT8613 是主穩壓器,其輸出電壓設定為 4V,另外兩個 LT8613 是從屬穩壓器,其輸出電壓設定為略高於 4V。

圖 3:以一個三相設計的 3 個並聯 LT8613 在 4V VOUT 時提供 16A
為了在 3 個 LT8613 穩壓器之間均流,主穩壓器 LT8613 的 IMON 引腳連至從屬 LT8613 的 ICTRL 引腳。3 個 LT8613 穩壓器由 LTC6909 振蕩器產生的三相 700kHz 時鍾信號 (120° 相移) 同步。圖 4 顯示了這個三相 LT8613 設計的熱像。這些 LT8613 的溫度相似表明,三相之間的電流是均勻分配的。這個設計的效率如圖 5 所示。

圖 4:三相 LT8613 設計的熱像顯示,電流均分是平衡的

圖 5:圖 3 所示三相 LT8613 設計的典型效率曲線
EFFICIENCY:效率
LOAD CURRENT:負載電流
如果期望給這些相位之間的均流加權,也就是說讓電流均分不平衡,那麼簡單地調節跨 ISP 和 ISN 引腳的檢測電阻值即可。
結論
LT8612 和 LT8613 是全麵集成的高功率密度單片式降壓型穩壓器,可滿足挑戰性的汽車和工業應用需求。這些穩壓器能夠非常方便地並聯,以用於高效率、大電流應用,構成占板麵積緊湊的解決方案。
(來源:ADI公司,作者:Ying Cheng,電源產品部 高級應用工程師 )
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