高效率具有小占用空間的轉(zhuǎn)換器

用于通信的低輸出電壓軌設(shè)計(jì)器，網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器和工業(yè)系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是在縮小電路板空間方面實(shí)現(xiàn)更大的負(fù)載電流和更高的效率。 LTC3774雙輸出降壓控制器通過(guò)與DrMOS器件輕松連接，減輕了這一負(fù)擔(dān)，通過(guò)在同一封裝中集成MOSFET和柵極驅(qū)動(dòng)器，提供高效率和小尺寸。 LTC3774可以檢測(cè)電感器DCR上的電流，其值低至0.2mΩ，無(wú)需分立檢測(cè)電阻，從而提高了效率。 LTC3774的峰值電流模式架構(gòu)提供逐周期電流限制，固有的逐周期電流共享和易于設(shè)計(jì)的II型補(bǔ)償。

圖1顯示了一個(gè)工作在400kHz開(kāi)關(guān)頻率的雙相1.2V/60A LTC3774轉(zhuǎn)換器。每相的功率級(jí)是FDMF6820A DrMOS，采用6mm×6mm QFN封裝，0.3μH單繞組鐵氧體電感，典型DCR為0.325mΩ。得到的滿載效率為89.8％，如圖2所示。轉(zhuǎn)換器的核心電流密度為50A/in 2 。

圖1.雙相，1.2V/60A LTC3774轉(zhuǎn)換器工作在f SW = 400kHz，7V≤V IN ≤14V

圖2.圖1所示電路的效率和功率損耗曲線.V IN = 12V，V OUT = 1.2 V

DrMOS接口

LTC3774的PWM輸出用于驅(qū)動(dòng)具有3態(tài)PWM輸入的DrMOS器件。當(dāng)PWM信號(hào)為高電平時(shí)，頂部FET導(dǎo)通，而當(dāng)PWM信號(hào)為低電平時(shí)，底部FET導(dǎo)通。當(dāng)PWM信號(hào)懸空時(shí)，頂部FET和底部FET都關(guān)閉。當(dāng)LTC3774設(shè)置為脈沖跳躍模式或突發(fā)模式操作時(shí)，此狀態(tài)用于阻止電感反向電流，從而為預(yù)偏置輸出提供平滑導(dǎo)通。 LTC3774的PWM輸出還可以與功率模塊器件和帶有外部MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)器連接。

DCR傳感

超低DCR感應(yīng)能力是創(chuàng)新的電流感應(yīng)技術(shù)的結(jié)果，該技術(shù)改善了電流感測(cè)信號(hào)的信噪比。連接到SNSA +引腳的外部濾波器放大DCR感測(cè)電流的AC部分;通過(guò)SNSD +引腳檢測(cè)直流電流，內(nèi)部放大并與交流部分相加。 LTC3774電流比較器看到的重建電流檢測(cè)信號(hào)有效放大了五倍，使轉(zhuǎn)換器保持穩(wěn)定，并保持電感器DCR值低至0.2mΩ的電流限制精度。

LTC3774提供10個(gè)電流限制設(shè)置，介于10mV和30mV之間，最壞情況下的溫度誤差為±1.25mV。通過(guò)電流模式控制，相之間的電流共享是緊密平衡的，如圖3所示的熱圖像所示。在滿負(fù)載下工作的1.2V/60A轉(zhuǎn)換器在兩相之間產(chǎn)生的溫差小于1°C。

圖3.電路的熱像圖如圖1所示.f SW = 400kHz，V IN = 12V ，V OUT = 1.2V，I OUT = 60A，無(wú)氣流和21°C環(huán)境

LTC3774還提供精確的輸出電壓調(diào)節(jié)。使用放置在反饋分壓器之后的差分放大器來(lái)檢測(cè)每相的輸出，以補(bǔ)償任何PCB I?R壓降?？傉{(diào)節(jié)反饋電壓精度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)為±0.75％。 LTC3774的輸出電壓范圍為0.6V至3.5V。

多相操作和提高穩(wěn)健性

LTC3774具有CLKIN和CLKOUT引腳，可用于多相操作，最多12相。多相操作可降低輸入電容的紋波電流，并且在相位連接在一起的情況下，可降低輸出電壓紋波并提供更快的負(fù)載階躍響應(yīng)。

進(jìn)一步提高單輸出可靠性，冗余（N +） 1），PolyPhase轉(zhuǎn)換器可以通過(guò)在每相輸出上的輸入和理想二極管電路上放置熱插拔電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果發(fā)生MOSFET故障，則故障被隔離并且輸出受到保護(hù)并繼續(xù)調(diào)節(jié)。 LTC3774的HIZB引腳進(jìn)一步提高了可靠性，當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，它會(huì)使PWM輸出浮動(dòng)，從而可以更加可預(yù)測(cè)地關(guān)閉DrMOS。

其他功能包括從輸出過(guò)載軟恢復(fù)，可選NTC補(bǔ)償式DCR檢測(cè)，可鎖相開(kāi)關(guān)頻率范圍為200kHz至1.2MHz，輸入電壓范圍為4.5V至38V。

結(jié)論

LTC3774是一款高性能雙輸出降壓控制器，適用于DrMOS和超低DCR電感的低輸出電壓，高輸出電流電源。它具有高效率，精確的電流限制，精確的0.6V±0.75％反饋電壓和故障隔離。