開關(guān) DC/DC 轉(zhuǎn)換器的世界充斥著令人眼花繚亂的產(chǎn)品系列。對于給定的應(yīng)用,只需搜索封裝尺寸、開關(guān)頻率、輸入和輸出電壓范圍以及所需特性的最佳組合,即可完成大部分電源設(shè)計工作。不過,在許多情況下,LT3580 提供了一種最佳解決方案。它是許多不同應(yīng)用的正確選擇,因為它具有功能、性能和易用性的智能組合。
LT?3580 是一款電流控制開關(guān)穩(wěn)壓器,采用纖巧型 8 引腳封裝 (MSOP 和 3mm × 3mm DFN)。該器件的工作頻率范圍為 200kHz–2.5MHz,支持多種配置,包括升壓、反相、反激式和 SEPIC。輸入范圍為 2.5V – 32V,一個集成的 2A、42V NPN 電源開關(guān)使 LT3580 能夠提供從幾分之一瓦到幾瓦以上的高效電源。
挑剔—選擇高達 2.5MHz 的理想時鐘頻率
選擇轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率通常是物理尺寸、輸出紋波、效率和頻譜噪聲問題等多個性能參數(shù)之間的折衷。雖然大多數(shù)轉(zhuǎn)換器 IC 以單個固定頻率工作,但 LT3580 可在 200kHz–2.5MHz 的任何頻率下工作,因而允許您為任何應(yīng)用選擇理想的頻率。
LT2 的高頻能力 (高達 5.3580MHz) 允許使用更小的電感器和輸出電容器,從而有助于減小轉(zhuǎn)換器的整體尺寸。電感量相應(yīng)的小電感器在較高頻率下工作效果最好,因為它們在每個開關(guān)周期中存儲和釋放的能量更少。這可以通過觀察電感的能量存儲關(guān)系來了解,
這表明對于給定的峰值電感電流(I),存儲的能量與電感(L)成正比。因此,較小的電感,每個周期存儲更少的能量,以更高的頻率切換以提供與較大電感相同的功率。此外,通過重新排列關(guān)系,較小的電感比大電感更快地達到其峰值電流(或能量)
并求解 ΔT。
這表明,對于給定的電感電壓(V),較小的電感(L)將在比較大的電感更短的時間內(nèi)(T)斜坡上升到其峰值電流(I),再次導(dǎo)致更高頻率的操作以充分利用電感。
根據(jù)負(fù)載要求,高頻操作也有助于減小輸出電容。由于電荷以更小但更頻繁的數(shù)據(jù)包傳遞到輸出,因此對于給定電容,電壓紋波會降低。
圖3顯示了在較高開關(guān)頻率下減小解決方案尺寸的示例。5V至12V升壓轉(zhuǎn)換器的工作頻率為2.5MHz,與圖1中的2.1MHz解決方案相比,使用更小的電感和更小的輸出電容。代價是效率略有降低,因為在較高的開關(guān)頻率下會產(chǎn)生更大的開關(guān)損耗。
圖1.這款 1.2MHz、5V 至 12V 升壓轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)超過 88% 的效率。
圖2.升壓型轉(zhuǎn)換器配置中的 LT3580 框圖
圖3.這款 2V 至 5V 升壓轉(zhuǎn)換器具有 5.12MHz 的高開關(guān)頻率,允許使用纖巧的 4mm × 4mm × 1.7mm 電感器。
對于大電壓增益,LT3580 的低頻能力 (低至 200kHz) 非常有用。圖5顯示了在5kHz頻率下從40V到750V的直接轉(zhuǎn)換。圖6所示為一個工作頻率為5kHz的350V至200V反激式轉(zhuǎn)換器。
圖4.V 時的典型內(nèi)部振蕩器頻率在= 5V。
圖5.一個 750kHz、5V 至 40V、150mA 升壓轉(zhuǎn)換器。
圖6.這款 350V 電源具有一個微型 5.8mm × 5.8mm × 3mm 變壓器,開關(guān)頻率為 200kHz。
最后,LT3580 的寬頻率范圍使其能夠輕松避開無法容忍頻譜噪聲的敏感頻段。例如,無線電電源可以在2MHz或更高頻率下工作,以避開AM廣播頻段。此外,一些RF通信產(chǎn)品對455kHz的噪聲敏感,因此需要600kHz以上的開關(guān)。
精確的時鐘選項
LT3580 提供了兩種用于產(chǎn)生時鐘的選項。首先,集成振蕩器可以通過連接來自R的單個電阻器,在200kHz–2.5MHz之間精確設(shè)置。T引腳接地,其中
例如,圖3中的升壓轉(zhuǎn)換器使用35.7k RT電阻器將開關(guān)頻率設(shè)置為 2.5MHz。內(nèi)部振蕩器的頻率精確到±10%,溫度變化很小,如圖4所示。出色的頻率容差通過減少必要的設(shè)計裕量來最大限度地提高系統(tǒng)性能。
開關(guān)頻率也可以同步至一個外部時鐘源。當(dāng)以大于內(nèi)部振蕩器設(shè)定頻率的75%的頻率切換時,SYNC引腳會覆蓋內(nèi)部振蕩器。只需使用 V 將數(shù)字時鐘信號連接到 SYNC 引腳IH電平:1.3V至5.5V,V伊利諾伊州低于 0.4V 的水平和 200kHz 和 2.5MHz 之間的任何頻率。出于多種原因,使用外部時鐘源通常很有幫助,包括...
多個開關(guān)穩(wěn)壓器同步(通常異相),以減少開關(guān)電流尖峰
額外的頻率精度帶來更高的性能
精確定位敏感頻段外的頻率,以獲得 EMI 優(yōu)勢。
LTC6908 電阻器設(shè)置振蕩器由于其高精度、雙相輸出、擴頻能力、小尺寸和簡單操作,是產(chǎn)生 SYNC 時鐘的不錯選擇。
單引腳反饋,支持多種配置
LT3580新穎的單引腳反饋減少了外部元件數(shù)量,并允許其用于許多不同的轉(zhuǎn)換器拓?fù)洹Mㄟ^簡單地將單個外部電阻器從VOUT連接到FB引腳來設(shè)置輸出電壓。FB引腳自動伺服到給定拓?fù)涞恼_參考電壓(正VOUT為1.215V,負(fù)VOUT為5mV)。
支持的配置包括升壓、SEPIC(圖 10)和其他拓?fù)洌绶醇な剑▓D 6)和反相(圖 7)。
圖7.該 –5V 輸出反相轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率為 2.5MHz,可接受 3.3V 至 12V 的輸入。
圖8.可配置欠壓鎖定。
圖9.5V至12V升壓拓?fù)涞能泦印?/strong>
圖 10.寬輸入范圍SEPIC轉(zhuǎn)換器,具有5.2MHz的5V輸出開關(guān)。
最后,提高Vout精度,F(xiàn)B引腳在工廠修整至精確的電流,而不是像其他器件那樣調(diào)整電阻。這消除了基準(zhǔn)電壓誤差乘以 V外.
軟啟動功能可限制啟動電流
LT3580 包含一個軟起動電路,用于限制啟動期間的峰值開關(guān)電流。高啟動電流是開關(guān)穩(wěn)壓器固有的,因為反饋環(huán)路由于V而飽和外離它的最終價值還很遠。穩(wěn)壓器試圖盡快對輸出電容充電,這會產(chǎn)生較大的峰值電流。
通過將一個外部電容器(通常為100nF至1μF)連接到SS引腳,可以限制啟動電流。一旦該器件被激活,該電容器就會通過一個內(nèi)部 2k 電阻緩慢充電至 ~2.275V。低于 ~1.1V 的 SS 電壓會降低內(nèi)部電流限制。因此,隨著電容器的充電,SS的逐漸斜坡也逐漸增加電流限制。這反過來又允許 V外電容器逐漸充電至其最終值,同時限制啟動電流(見圖9)。
創(chuàng)新的 SHDN 引腳可復(fù)位軟啟動并用作欠壓鎖定 (UVLO)
SHDN引腳具有閾值遲滯,以抵抗噪聲并容忍緩慢變化的輸入電壓。將 SHDN 引腳驅(qū)動至地可關(guān)閉 LT3580,并將輸入電流減小至 1μA 以下。 將 SHDN 驅(qū)動到 1.38V 以上使能該器件并開始軟啟動序列。內(nèi)置安全功能可確保SS電容器在啟動開始之前主動放電。這允許在短 SHDN 脈沖或熱鎖定的情況下進行適當(dāng)?shù)能泦印?/p>
LT3580 還具有一個集成式 UVLO,當(dāng)輸入電壓降至 ~2.3V 以下時,該 UVLO 將關(guān)斷芯片。但是,SHDN引腳也可以配置為禁用低于更高電壓的芯片,如圖8所示。
通常,在輸入電源受電流限制、源電阻相對較高或上升/下降緩慢的情況下,需要UVLO。開關(guān)穩(wěn)壓器從電源獲取恒定功率,因此電源電流隨著電源電壓下降而增加。這看起來像是電源的負(fù)電阻負(fù)載,可能導(dǎo)致電源在低電壓條件下限流或鎖存為低電平。可配置的UVLO可防止穩(wěn)壓器在可能發(fā)生這些問題的源電壓下工作。
關(guān)斷引腳比較器具有電壓遲滯,典型門限為 1.32V(上升)和 1.29V(下降)。電阻器 RUVLO2是可選的,但可以包括在內(nèi),以減少由 SHDN 引腳電流變化引起的整體 UVLO 電壓變化。R 的不錯選擇UVLO2是 10k ±1%。為 R 選擇值后UVLO2/ 1UVLO1可以通過以下任一方法確定:
或
其中VIN+和VIN-分別是上升或下降時的VIN電壓。
結(jié)論
LT3580 是許多 DC/DC 轉(zhuǎn)換器應(yīng)用的明智選擇。它具有多種功能,而不會影響性能或易用性,并采用微型 8 引腳封裝。準(zhǔn)確的可調(diào)時鐘、2A/42V 電源開關(guān)、寬輸入電壓范圍、集成式軟起動和一個可配置的 SHDN 引腳使得 LT3580 成為許多 DC 電源需求的理想選擇。
審核編輯:郭婷
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