具有完整的雙路和三路輸出負載點μ模塊穩(wěn)壓器

想象一下，多電壓印刷電路板空間如此有限，即使是最有經(jīng)驗的布局工程師也會在想到將用于 DC/DC 轉(zhuǎn)換的組件拼圖拼湊在一起時不寒而栗。典型的多電壓解決方案要么集成單個多輸出 DC/DC 穩(wěn)壓器 IC，要么包含多個獨立穩(wěn)壓器。這兩種解決方案都需要許多分立式支持元件，例如電感器、電容器和電阻器。由于有各種各樣的小型高性能IC，這種類型的系統(tǒng)設(shè)計是典型的。不幸的是，即使是這些穩(wěn)壓器中最好的也需要仔細放置支撐組件，以考慮電氣效應(yīng)和散熱問題。

板載負載點 （POL） DC/DC 電源越來越受歡迎，因為它們簡化了電路板組裝并減少了外部組件。理想的設(shè)置是將幾乎所有內(nèi)容封裝到單個芯片中，并在板載POL電源中具有以下特性。

最少的組件 — 遠少于分立式解決方案

具有可用均流功能的多個電壓輸入和輸出軌

獨立的輸入和輸出調(diào)節(jié)，應(yīng)用靈活

無憂散熱

低噪聲輸出

高效率

完整的雙通道和三通道 DC/DC 穩(wěn)壓器，采用 IC 外形尺寸

LTM4614 和 LTM4615 解決了為空間受限的應(yīng)用布置多電壓系統(tǒng)所固有的難題。這兩款器件均為負載點電源，采用 15mm × 15mm × 2.8mm LGA 表面貼裝封裝，每個器件均具有兩個開關(guān) 4A DC/DC 穩(wěn)壓器（參見圖 1）。LTM4615 增加了一個 VLDO?（極低壓差）線性穩(wěn)壓器，使其成為三路輸出電壓穩(wěn)壓器。MOSFET、電感器和其他支持元件都內(nèi)置在封裝中，因此布局只需在電路板上找到 15mm × 15mm 的空間即可。

圖1.LTM4614 雙輸出和 LTM4615 三輸出 μModule 穩(wěn)壓器。

兩個開關(guān)穩(wěn)壓器采用 2.375V 至 5.5V （6V 峰值） 的輸入電壓工作，每個穩(wěn)壓器均提供 0.8V 至 5V 的電阻設(shè)置輸出電壓，連續(xù)電流為 4A（5A 峰值）。它們采用電流模式架構(gòu)以 1.25MHz 開關(guān)頻率工作，以實現(xiàn)對線路和負載變化的快速瞬態(tài)響應(yīng)，而不會犧牲穩(wěn)定性。輸出電壓可以相互跟蹤或跟蹤另一個電壓。其他特性包括低輸出電壓紋波和出色的散熱。

LTM4615 的 VLDO 穩(wěn)壓器可接受 1.14V 至 3.5V 的輸入電壓，并且能夠提供高達 1.5A 的輸出電流，并具有一個 0.4V 至 2.6V 的可調(diào)輸出范圍 （同樣通過一個電阻器）。VLDO 穩(wěn)壓器在最大負載下具有 200mV 的低壓差。該穩(wěn)壓器可以單獨使用，也可以與兩個開關(guān)穩(wěn)壓器中的任何一個結(jié)合使用，以產(chǎn)生高效率、低噪聲、大比率降壓電源——只需將開關(guān)穩(wěn)壓器的一個輸出連接到VLDO穩(wěn)壓器的輸入即可。

靈活的輸入和輸出組合

LTM4614 和 LTM4615 電源可用于多種輸入和輸出組合;從完全獨立的輸入和輸出到單輸入、單輸出設(shè)計，其中并聯(lián)均流設(shè)計可實現(xiàn)大電流應(yīng)用。

獨立的輸入和輸出

LTM4614 和 LTM4615 的獨立輸入和輸出使得能夠從不同的輸入運行每個內(nèi)部穩(wěn)壓器。圖2所示應(yīng)用分別將5V、3.3V和1.5V輸入轉(zhuǎn)換為1.8V、2.5V和1V輸出電壓軌。

圖2.三通道獨立輸入 （5V、3.3V、1.5V） 至三通道輸出 （1.8V、2.5V、1V） μModule 穩(wěn)壓器設(shè)計所需的元件極少。

單輸入，獨立輸出

對于只有一個源輸入電壓的設(shè)計，如圖3所示將輸入電壓軌連接在一起，例如，兩個輸入都采用5V源輸入電壓。如果輸入源電壓對于 VLDO 穩(wěn)壓器來說太高，并且沒有單獨的電源可用，則 LTM4615 的 VLDO 輸入可以連接到其中一個輸出，如圖 4 所示。

圖3.單開關(guān)穩(wěn)壓器輸入 （5V） 和單線性穩(wěn)壓器輸入 （1.5V） 至三路輸出 （1.8V、2.5V、1V） μModule 穩(wěn)壓器設(shè)計。

圖4.單輸入 （5V） 至雙輸出 （1.8V、2.5V），線性穩(wěn)壓器從連接至 V 的輸入提供第三個輸出 （1V）輸出1（1.8V）。

單輸入、均流輸出

對于每個穩(wěn)壓器最大輸出電流要求超過4A的設(shè)計，兩個開關(guān)穩(wěn)壓器可以連接在一起，形成并聯(lián)的單輸出8A設(shè)計（見圖5）。與更高額定電流的單開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計相比，這種設(shè)計還具有效率優(yōu)勢。對于 LTM4615，VLDO 線性穩(wěn)壓器仍可用作獨立電源。

圖5.兩個開關(guān)穩(wěn)壓器在一個 1.8V/8A 輸出系統(tǒng)中共享負載。（如需一個替代的 8A μModule 穩(wěn)壓器，請參見 LTM4608A 的產(chǎn)品手冊。

功率共享多個輸入，均流輸出

當單個輸入源無法提供足夠的電流來支持高功率、單均流輸出時，即使在不同的電壓下，也可以使用另一個輸入來提供額外的電流。圖6顯示了為單個電壓均流輸出供電的兩種不同輸入電壓。

圖6.兩個開關(guān)穩(wěn)壓器將來自兩個獨立輸入電壓軌（3.3V 和 5V）的可用功率組合在一起，并產(chǎn)生一個均流 1.8V/8A 輸出。

高效率和低噪聲輸出電壓紋波

LTM4615 能夠在滿負載條件下與所有三個穩(wěn)壓器配合使用，同時保持最佳效率。圖 7 示出了 LTM4615 針對 3.3V 輸入至三個輸出的典型設(shè)計。在圖7中，VLDO輸入由V驅(qū)動輸出2.該設(shè)計的預(yù)期效率如圖8所示。LTM4614 減去額外的 VLDO 輸出時，預(yù)期效率結(jié)果相似。

圖7.采用 LTM3 的 VLDO 穩(wěn)壓器的單輸入、4615 輸出設(shè)計。

圖8.圖7所示電路的效率。

為了最大限度地減少支持分立元件的數(shù)量，LTM4614 和 LTM4615 均包括內(nèi)部陶瓷電容器。消除了與放置外部支撐組件相關(guān)的布局問題。如果預(yù)計負載階躍范圍為0A至全4A，并且輸入源阻抗受到長感性引線或走線的影響，則需要額外的輸出電容。

將開關(guān)穩(wěn)壓器與線性穩(wěn)壓器結(jié)合使用的好處是可以獲得降噪優(yōu)勢。通過利用開關(guān)穩(wěn)壓器的高效降壓功能并將其輸出饋送到VLDO穩(wěn)壓器的輸入端，可以產(chǎn)生極低的紋波輸出，非常適合需要特別干凈信號的系統(tǒng)。圖9顯示了所有三個輸出的低輸出電壓紋波。VLDO穩(wěn)壓器由1.1V開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出驅(qū)動，因此提供非常低噪聲的2V電源。

圖9.圖7所示所有三個輸出端的低電壓紋波。

熱增強型封裝

LGA 封裝允許從頂部和底部散熱。從底部， PCB銅布局將熱量從零件吸引到電路板中.散熱器可以放置在設(shè)備頂部，例如金屬機箱，以促進良好的導(dǎo)熱性。圖10顯示，兩個開關(guān)穩(wěn)壓器之間的散熱平衡良好。

圖 10.在沒有氣流的環(huán)境溫度環(huán)境中滿載時裝置的俯視圖熱成像。光標 1 和 3 標記裝置上兩個開關(guān)穩(wěn)壓器中每個開關(guān)穩(wěn)壓器的溫度熱點。兩個溫度非常相似，表明導(dǎo)熱系數(shù)平衡。

輸出電壓跟蹤

跟蹤可以使用 TRACK1 和 TRACK2 引腳進行編程。為了實現(xiàn)同步跟蹤，在從穩(wěn)壓器的TRACK引腳上，用與從穩(wěn)壓器的反饋分壓器相同的電阻分壓器分壓主穩(wěn)壓器的輸出。圖11顯示了跟蹤設(shè)計，圖12顯示了輸出。V輸出2軌道五輸出1在主從設(shè)計中，兩個輸出同時斜坡上升。平穩(wěn)的啟動時間歸因于軟啟動電容器。

圖 11.輸出電壓跟蹤設(shè)計示例。

圖 12.圖11所示電路的啟動波形。

結(jié)論

多電壓調(diào)節(jié)的典型繁瑣設(shè)計已成為過去。LTM4614 和 LTM4615 μModule 多輸出穩(wěn)壓器可輕松安裝到空間受限的系統(tǒng)電路板中，其組件數(shù)量遠少于分立式解決方案。雙輸出 LTM4614 μModule 穩(wěn)壓器和三路輸出 LTM4615 尺寸小、具有出色的散熱和高效率。獨立的輸入和輸出電壓軌為這些μModule穩(wěn)壓器提供了無與倫比的靈活性。它們可用于各種輸入-輸出組合，包括輸入和輸出均流、輸出電壓跟蹤和低噪聲輸出。

審核編輯：郭婷