高度可配置的多輸出級(jí)聯(lián)降壓轉(zhuǎn)換器步進(jìn)：60 V至0.8 V

LTC?3372是一款高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器解決方案，適合汽車(chē)、電信、工業(yè)和其他需要多個(gè)低電壓軌（輸入電壓高達(dá)60 V）的應(yīng)用。LTC3372在其耐熱性能增強(qiáng)型48引腳、7 mm×7 mm封裝中集成了高電壓和低壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。高壓 （HV） 降壓控制器可將高達(dá) 60 V 的輸入電壓降壓至引腳編程的 5 V 或 3.3 V。然后，該5 V或3.3 V輸出用于為L(zhǎng)TC3372的可配置、多輸出、多相低壓（LV）單芯片降壓穩(wěn)壓器供電。

LTC3372的低電壓部分由1個(gè)1 A、可并聯(lián)功率級(jí)組成。這些級(jí)可以以多種方式布置，以提供兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)通道，每個(gè)通道由一到四個(gè)級(jí)組成，具體取決于每個(gè)通道的負(fù)載要求。如圖3所示，通過(guò)將位設(shè)置為C2、C1和C0，最多可實(shí)現(xiàn)八種不同的配置。這種靈活性允許設(shè)計(jì)人員使用一個(gè)IC進(jìn)行各種設(shè)計(jì)，而外部元件數(shù)量最少，整體占位面積小。此外，每個(gè)通道的輸出可在8.<> V至LV范圍內(nèi)設(shè)置在.開(kāi)關(guān)頻率范圍為 1 MHz 至 3 MHz。

圖1.LTC3372轉(zhuǎn)換器的框圖

高壓控制器驅(qū)動(dòng)外部N溝道MOSFET，工作在4.5 V至60 V輸入電壓范圍內(nèi)。根據(jù)元件選擇和布局，高壓轉(zhuǎn)換器可以支持超過(guò) 20 A 的負(fù)載電流。這足以滿(mǎn)足低壓穩(wěn)壓器的需求，以及高壓輸出上的系統(tǒng)負(fù)載。僅打開(kāi)高壓控制器并提供 5 V 電壓時(shí)，空載突發(fā)模式 I?Q為15 μA，在輕負(fù)載下可實(shí)現(xiàn)高效率。一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘分頻器將高壓轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率設(shè)置為1?6的左心室頻率。

45 W、5輸出、緊湊型轉(zhuǎn)換器，輸入電壓為6 V至60 V

圖1和圖2分別顯示了基于LTC3372的解決方案的框圖和原理圖。其低壓穩(wěn)壓器部分從高壓轉(zhuǎn)換器的1 V輸出（標(biāo)記為V輸出（高壓）).5 V 高壓電源軌在 6 kHz 開(kāi)關(guān)頻率下為系統(tǒng)提供 5.3 A 電流，為 LV 穩(wěn)壓器的輸入提供 5.330 A 電流。高壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為6 V至60 V。該轉(zhuǎn)換器可由多種電源供電，包括浪涌高達(dá) 12 V 的 60 V 汽車(chē)電池、48 V 電信或汽車(chē)電池或離線(xiàn)電源。LV 穩(wěn)壓器的高集成度和 2 MHz 開(kāi)關(guān)頻率使該解決方案適合 2.2 in2腳印。

圖2.LTC3372 轉(zhuǎn)換器，具有專(zhuān)為 ABC-D-EF-GH 配置而設(shè)置的 LV 穩(wěn)壓器。其框圖如圖1所示。

如圖1和圖2所示，低壓穩(wěn)壓器設(shè)置為ABC-D-EF-GH配置，方法是將引腳C3和C2設(shè)置為低電平，將引腳C1設(shè)置為高電平，并將適當(dāng)?shù)腟W節(jié)點(diǎn)連接在一起。通過(guò)并聯(lián)足夠的 1 A 功率級(jí)來(lái)滿(mǎn)足最大負(fù)載要求（而不是更多），效率峰值約為 50% 負(fù)載，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)典型的持續(xù)負(fù)載。添加更多級(jí)可提高滿(mǎn)載效率，但在中負(fù)載時(shí)效率較低。例如，如果 1.8 V/2 A LV 電源軌由四個(gè)并聯(lián)功率級(jí)而不是兩個(gè)并聯(lián)功率級(jí)構(gòu)建，則 FCM 中 50% 或更低的負(fù)載效率會(huì)降低——參見(jiàn)圖 3。當(dāng)選擇突發(fā)模式操作時(shí)，效率在很寬的負(fù)載范圍內(nèi)保持高水平。1.8 V/2 A 電源軌的效率為 82.2%，對(duì)于 1 mA 及以上的負(fù)載電流，效率更高。

圖3.低壓穩(wěn)壓器的效率如圖2所示。

LTC3372 HV的強(qiáng)柵極驅(qū)動(dòng)器為高壓5 V電源軌提供94 V輸入時(shí)6.12%的滿(mǎn)載效率，90 V輸入時(shí)為9.48%的滿(mǎn)載效率——見(jiàn)圖4。選擇突發(fā)模式操作時(shí)，90 mA負(fù)載和1 V輸入時(shí)效率為1.12%。

圖4.高壓轉(zhuǎn)換器的效率如圖2所示。

在小型封裝中實(shí)現(xiàn)高集成度

LTC3372采用耐熱性能增強(qiáng)型48引腳、7 mm×7 mm封裝。LTC3372 的其他特性包括：一個(gè) PLL/MODE 引腳，用于將控制器同步至一個(gè)外部時(shí)鐘或設(shè)置強(qiáng)制連續(xù)模式、突發(fā)模式操作或不連續(xù)模式 （僅限高壓） 的輕負(fù)載操作模式;看門(mén)狗輸入和輸出;用于監(jiān)控芯片溫度的 TEMP 引腳;用于高壓轉(zhuǎn)換器的PGOOD引腳;用于低壓穩(wěn)壓器的 RSTB 引腳;等等。

結(jié)論

LTC3372 為設(shè)計(jì)人員提供了一種靈活、高度集成的解決方案，用于從一個(gè)高輸入電壓提供多個(gè)輸出。其高壓轉(zhuǎn)換器可從高達(dá) 5 V 的輸入電壓提供 3 V 或 3.60 V 輸出。通過(guò)該中間電源軌，單片低壓穩(wěn)壓器可提供多達(dá)四個(gè)輸出，最大輸出電流范圍為1 A至4 A，電壓低至0.8 V。

審核編輯：郭婷