20V、2.5A同步單芯片降壓轉(zhuǎn)換器，具有電流和溫度監(jiān)控功能

數(shù)字IC集成度的提高，加上印刷電路板布局和組裝技術(shù)的進(jìn)步，繼續(xù)推動系統(tǒng)性能和功率密度更高。其中許多系統(tǒng)由 12V 電源軌或電池組供電，利用負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器最大限度地提高電源鏈效率，同時(shí)保持小尺寸。LTC?3626 同步、單片式降壓型穩(wěn)壓器非常適合這些工作環(huán)境，因?yàn)樗軌蛱峁┮环N靈活、高效的 DC/DC 轉(zhuǎn)換，同時(shí)占用非常小的占板面積。

LTC3626 能夠在一個(gè)纖巧型、2mm × 5mm、3 引腳 QFN 封裝的 6.20V 至 3V 輸入電壓范圍內(nèi)提供 4.20A 的輸出電流。其獲得專利的受控導(dǎo)通時(shí)間架構(gòu)可產(chǎn)生出色的瞬態(tài)響應(yīng)，并在高開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)高降壓比，從而最大限度地減少電路板占板面積。

LTC3626 集成了許多易于使用但功能強(qiáng)大的功能，這些功能通常需要額外的 IC 和設(shè)計(jì)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。具體而言，只需增加幾個(gè)無源元件，LTC3626 就可以配置為提供其輸出電流、輸入電流和片內(nèi)溫度的準(zhǔn)確測量。它可以很容易地編程以限制每個(gè)測量參數(shù)。

這些內(nèi)置功能擴(kuò)展了設(shè)計(jì)人員對系統(tǒng)性能的洞察力，并以極少的額外設(shè)計(jì)投資提高了控制水平。此外，還提供可選的內(nèi)部環(huán)路補(bǔ)償，以最大限度地減少設(shè)計(jì)工作量。

LTC3626 還包括用戶可選的突發(fā)模式操作或強(qiáng)制連續(xù)模式、電阻器可編程開關(guān)頻率（范圍為 500kHz 至 3MHz）、電源良好狀態(tài)輸出、輸出跟蹤能力和外部時(shí)鐘同步。

電流監(jiān)控和限制

測量系統(tǒng)整體性能的一種方法是監(jiān)控電源輸出端的電流。電源電流監(jiān)控還可以通知設(shè)計(jì)人員下游 IC 是否按預(yù)期運(yùn)行，這在設(shè)計(jì)和調(diào)試以及正常工作期間非常有用。

LTC3626 通過在其 IMON 處產(chǎn)生其平均輸出電流的一小部分，從而輕松監(jiān)視電源電流外引腳，特別是IMON上的電流外PIN 等于平均輸出電流除以 16，000。

圖1顯示了在–40°C至85°C環(huán)境溫度范圍內(nèi)輸出電流測量的典型性能。 圖 2 顯示了實(shí)際平均輸出電流與 LTC3626 測量的平均輸出電流之間的誤差。

圖1.輸出電流監(jiān)視器與輸出電流的關(guān)系。

圖2.輸出電流監(jiān)視器誤差與輸出電流的關(guān)系。

IMON的電流外引腳可以直接測量，也可以通過放置IMON的電阻轉(zhuǎn)換為電壓外引腳接地。轉(zhuǎn)換 IMON 的輸出外通過引腳連接到電壓，可通過微控制器或獨(dú)立ADC輕松調(diào)整輸出以進(jìn)行數(shù)字化。圖 3 示出了配置為在輸出電流監(jiān)視器激活的情況下運(yùn)行的 LTC3626，而 LTC2460（16 位 ADC）則對結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化處理。

圖3.12V輸入至1.8V輸出，2.5A穩(wěn)壓器，帶數(shù)字輸出電流監(jiān)控。

LTC3626 還具有一個(gè)易于編程的平均輸出電流限值。具體而言，LTC3626 包含一個(gè)具有大約 1.2V 基準(zhǔn)的片內(nèi)限流放大器。要設(shè)置平均輸出電流，只需根據(jù)IMON調(diào)整電阻的大小外接地，使得應(yīng)激活限值的電流的合成電壓為 1.2V。

與平均輸出電流類似，LTC3626 可產(chǎn)生 IMON 處平均輸入電流的估計(jì)值在針。也就是說，IMON的電流在PIN 是平均輸入電流除以 16，000 的估計(jì)值。與平均輸出電流一樣，LTC3626 提供了一種簡單的機(jī)制來設(shè)置平均輸入電流的限值。對于必須限制從輸入電源汲取的平均電流的應(yīng)用，該特性非常有用。圖 4 示出了 LTC3626 配置為將平均輸入電流限制為 475mA，同時(shí)從一個(gè) 2V 輸入電壓產(chǎn)生一個(gè) 5.5V 的輸出電壓。

圖4.5V輸入至2.5V輸出，1MHz同步頻率，帶輸入電流監(jiān)視器和475mA輸入電流限制。

溫度監(jiān)控和限制

LTC3626 可在 TMON 引腳上產(chǎn)生片內(nèi)溫度的估計(jì)值。此功能可用于確定在組裝過程中與 QFN 裸露焊盤的接地連接的質(zhì)量。QFN 的裸露焊盤旨在為電路板提供低阻抗電氣連接以及良好的熱接觸。目視檢查這種關(guān)鍵連接可能很困難，即使片上溫度可能過高，無法實(shí)現(xiàn)可靠的長期器件操作，通過簡單地觀察調(diào)節(jié)輸出電壓，也可能無法明顯看出不良的裸露焊盤連接。然而，通過測量TMON引腳，用戶可以深入了解裸露的焊盤連接，從而了解內(nèi)部部件的操作環(huán)境。

例如，圖5顯示了在兩個(gè)器件上采集的數(shù)據(jù)，一個(gè)器件與PCB的焊盤連接良好，另一部分的裸焊盤連接不良。雖然兩款器件均調(diào)節(jié)至預(yù)期的輸出電壓，但從內(nèi)部溫度測量中可以明顯看出，兩款器件之間的內(nèi)部工作環(huán)境差異很大。如果放置在環(huán)境工作溫度為70°C的系統(tǒng)中，裸露焊盤連接不良的器件將明顯超過125°C的最大允許結(jié)溫，從而影響長期可靠性。

圖5.通過檢查 LTC3626 進(jìn)行的溫度測量，很容易確定裸露襯墊連接的質(zhì)量。

結(jié)論

當(dāng)今系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員不斷追求更高的性能和功率密度，需要小型、靈活和高效的負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器，以最大限度地提高整體電源鏈效率。LTC3626 集寬輸入電壓范圍、輸出電流能力、靈活的功能集和非常小的外形尺寸于一身，使其成為當(dāng)今許多負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器應(yīng)用的理想選擇。

審核編輯：郭婷