2相、非同步升壓控制器簡化了高電壓、高電流電源的設(shè)計(jì)

由于對高的需求不斷增加 汽車中的電源升壓電源 和工業(yè)應(yīng)用， 凌力爾特推出的凌力爾特 LTC3862 系列兩相， 單輸出非同步升壓 直流/直流控制器。The LTC2 提供靈活、高性能 升壓控制器在三個(gè)方便 封裝選項(xiàng)：GN3862，24 毫米× 5 毫米 5 引腳裸焊盤 QFN 和 24 引腳 外露墊 TSSOP。LTC24 是 針對功率 MOSFET 進(jìn)行了優(yōu)化 需要 3862V 柵極驅(qū)動(dòng)，而 LTC5-3862 專為 1V 柵極而設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管。

LTC3862 采用一個(gè)固定頻率、 峰值電流模式控制 驅(qū)動(dòng)接地參考的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 功率 MOSFET，每個(gè)都有電流 源中的檢測電阻。這 使用精密跨導(dǎo) （克m） 誤差放大器允許 環(huán)路補(bǔ)償并促進(jìn) 多個(gè) IC 的并聯(lián)連接 多相應(yīng)用。操作 頻率可編程 從 75kHz 到 500kHz，使用單個(gè) 電阻和鎖相環(huán)允許 要同步的開關(guān)頻率 到外部時(shí)鐘通過 50kHz 至 650kHz 范圍。

A 24V、5A 汽車音響電源

當(dāng)今的高端汽車音響系統(tǒng) 需要很大的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng) 內(nèi)部超過七個(gè)揚(yáng)聲器 乘客艙。高 頻率揚(yáng)聲器，如高音揚(yáng)聲器 通常非常有效，但效率低 頻率驅(qū)動(dòng)器，如低音炮 需要強(qiáng)大的功率才能實(shí)現(xiàn) 高音量。除了需要 對于大功率，汽車音響系統(tǒng) 應(yīng)該對以下變化免疫 電池電壓。這些要求 可以通過使用 用于電源的升壓轉(zhuǎn)換器 放大 器。圖 1 顯示了一個(gè) 2 相， 24V/5A輸出音頻電源 由汽車電池供電，以及 圖2顯示了效率曲線 對于此轉(zhuǎn)換器。

圖1.120W 2相24V/5A輸出汽車音響電源。

圖2.120W汽車音頻電源的效率和功率損耗與負(fù)載電流的關(guān)系。

帶操作的兩相設(shè)計(jì) 2kHz的頻率允許使用 輸出電容明顯更小 和電感器比單相 設(shè)計(jì)。保持輸出紋波 電壓低于300mV峰峰值和 滿足有效值紋波電流需求， 兩個(gè) 60μF、100V 的組合 鋁電解電容器是 與四個(gè) 35μF 并聯(lián)連接， 10V 陶瓷電容器。50.4μH， 2.10A 電感器 （CDEP6-145R4） 選擇勝美達(dá)電感器是因?yàn)槠涓唢柡皖~定電流和表面 安裝包設(shè)計(jì)。

MOSFET 是 Vishay Si7386DP，在 VGS = 10V 時(shí)的最大 RDS（ON） 為 7mΩ，在 VGS = 4.5V 時(shí)的最大 RDS（ON） 為 9.5mΩ。安森美半導(dǎo)體的35V、8A肖特基器件（MBRD835L）具有表面貼裝能力和小尺寸。應(yīng)該注意的是，像這樣的轉(zhuǎn)換器的輸出電流可以通過添加額外的功率級(jí)和控制器輕松調(diào)整，而無需修改基本設(shè)計(jì)。

出色的通道到通道 電流匹配確保 平衡散熱設(shè)計(jì)

為了提供最佳的渠道到渠道 電感電流匹配， LTC3862 專為使 來自輸出的傳遞函數(shù) 誤差放大器（ITH引腳）到誤差放大器 電流比較器輸入（檢測和檢測+–引腳）精確到 可能。規(guī)范為 最大電流檢測閾值為 75mV和通道間 （VSENSE1 – VSENSE2） 不匹配規(guī)范 在 –10°C 至 40°C 范圍內(nèi)為 ±150mV 溫度范圍。這優(yōu)秀 匹配確保電感平衡 電流和熱穩(wěn)定設(shè)計(jì)， 即使有多個(gè)調(diào)節(jié)器以菊花鏈形式連接 一起。圖3顯示了電感電流的匹配程度 用于汽車音頻電源期間 加載步驟。

圖3.負(fù)載階躍中的電感電流波形顯示了負(fù)載均分通道之間的精確電流匹配。

恒定頻率 在廣泛的范圍內(nèi)操作 負(fù)載電流范圍

恒頻操作簡化 輸入輸出濾波器的任務(wù) 設(shè)計(jì)，并防止電源 在輕負(fù)載時(shí)變得可聽見。在 重載，電感電流 通常連續(xù)（CCM），如圖所示 在圖 4 中。輕負(fù)載時(shí)，電感器 電流將變?yōu)椴贿B續(xù) （DCM）， 如圖 5 所示。當(dāng)負(fù)載 電流降至可支持水平以下 通過 轉(zhuǎn)換器（約180ns）， 控制器將開始跳過周期 以保持輸出調(diào)節(jié)，如圖6所示。這是正常的 不會(huì)導(dǎo)致的操作條件 系統(tǒng)中的任何問題，只要 峰值電感電流很低。

圖4.重載時(shí)的電感電流和開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓波形，連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）。

圖5.輕負(fù)載、非連續(xù)導(dǎo)通模式 （DCM） 下的電感和開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓波形。

圖6.輕負(fù)載時(shí)的電感和開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓波形（脈沖跳躍）。

一般來說，負(fù)載電流越低 在脈沖跳躍開始時(shí)越好，因?yàn)轭l率恒定 操作一直保持到此 門檻。在圖6中，開始 脈沖跳躍發(fā)生在相對 低至最大負(fù)載電流的0.2%。

對于同步的系統(tǒng) 需要外部時(shí)鐘， LTC3862 包含一個(gè)鎖相環(huán) （相環(huán)）。圖 7 說明了開關(guān) 具有外部同步的波形 施加到同步引腳的信號(hào)。

圖7.利用鎖相環(huán)將 LTC3862 同步至一個(gè)外部時(shí)鐘。

強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器和 高電流內(nèi)部 LDO 完成套餐

在高輸出電壓系統(tǒng)中，開關(guān) 功率 MOSFET 中的損耗可以 有時(shí)超過導(dǎo)通 損失。為了減少開關(guān) 盡可能多地?fù)p失， LTC3862 集成了強(qiáng)大的柵極 司機(jī)。PMOS上拉晶體管 具有典型的 RDS（ON）2.1Ω，以及 NMOS下拉晶體管具有 一個(gè)典型的RDS（ON）0.7Ω。另外 為了降低開關(guān)損耗，這些 強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器允許兩種電源 MOSFET 在高電流下為每個(gè)通道并聯(lián)連接 應(yīng)用。

為了簡化操作 單電源系統(tǒng)，LTC3862 包括一個(gè) 5V 低壓差穩(wěn)壓器 （LDO） 可支持輸出電流 高達(dá) 50mA。PMOS 的使用 輸出晶體管確保完整的 電源電壓可用于驅(qū)動(dòng) 低電源下的功率MOSFET 條件，例如在汽車期間 冷啟動(dòng)。欠壓 鎖定電路檢測LDO何時(shí) 輸出電壓降至 3.3V 以下和 關(guān)閉柵極驅(qū)動(dòng)器，從而 保護(hù)功率 MOSFET 免受 低 V 開關(guān)一般事務(wù)人員.

LTC3862 能夠運(yùn)作 在 4V 至 36V 輸入電壓范圍內(nèi)， 使其適用于各種 的升壓應(yīng)用。

低排放柴油 注入：8.5V–28V 輸入， 72V、1.5A 輸出升壓

未來的低排放柴油 燃油噴射系統(tǒng)需要更多 精確、快速地驅(qū)動(dòng) 噴油器比他們的汽油 同行。升壓 的系統(tǒng)是一種簡單的方法來實(shí)現(xiàn) 通過增加 di/dt 實(shí)現(xiàn)快速驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行器，因?yàn)閮?chǔ)存的能量 在電容器上是 CV2/2.提升 汽車電池電壓從13V到72V顯著 增加 di/dt，使 更快的驅(qū)動(dòng)速度。的驅(qū)動(dòng) 噴油器通常排出電源 電容由10V–20V，之后 升壓轉(zhuǎn)換器為輸出充電 電容至72V。圖 8 對此進(jìn)行了說明 8.5V至28V輸入，72V/1.5A輸出 兩相升壓轉(zhuǎn)換器。圖 2 說明了 模擬的加載步驟 注射器。

圖9.柴油噴油器執(zhí)行器電源的負(fù)載階躍波形。

該電源的工作在 300kHz 的開關(guān)頻率下，以降低開關(guān)損耗，并使用一個(gè) 57.8μH、5A 電感器 （PA2050-583）。本應(yīng)用選擇了80V瑞薩HAT2267H MOSFET，以便在72V輸出之上提供足夠的保護(hù)帶。MOSFET 在 VGS = 10V 時(shí)的最大 RDS（ON） 為 13mΩ。Diodes Inc 表面貼裝二極管 （B3100） 被選為 3A 輸出電流水平。兩個(gè) 47μF、100V 電解電容器和六個(gè) 2.2μF、100V 低 ESR 陶瓷電容器的組合用于將輸出紋波降至 100mV 峰峰值以下，并滿足 RMS 紋波電流要求。

一個(gè) 4 相、5V 輸入、 12V/15A 輸出， 工業(yè)電源

圖 10 說明了一個(gè)工業(yè) 轉(zhuǎn)換 5V 輸入的電源 至 12V 輸出，電流高達(dá) 15A 負(fù)載電流。使用四個(gè)階段 大大簡化了選擇的任務(wù) 功率組件，并減少 輸出紋波顯著。圖11顯示了此電路的啟動(dòng)波形 轉(zhuǎn)爐。圖 12 顯示了負(fù)載 步進(jìn)波形。

圖 11.4相、12V/15A工業(yè)電源的電源啟動(dòng)波形。

圖 12.4相、12V/15A工業(yè)電源的負(fù)載階躍波形。

可實(shí)現(xiàn)多相操作 使用相位模式，同步 和 CLKOUT 引腳。相位模式 引腳控制相位關(guān)系 在門 1 和門 2 之間，如 以及 GATE 1 和 CLKOUT 之間。 主站的 CLKOUT 引腳 控制器已連接到同步 從機(jī)的引腳，其中相位鎖定 循環(huán)可確保正確同步。 相位模式引腳可用于 程序 2、3、4、6 和 12 相 操作。

48V/5A 演示電路

DC1286A演示電路 電路板專為高功率應(yīng)用而設(shè)計(jì)， 提供 48V/5A 輸出 使用 GN24 包選項(xiàng) LTC3862 或 LTC3862-1。6層 PCB 設(shè)計(jì)確保正確布線 SENSE 線，并表現(xiàn)出最小的 即使在 50% 占空比下也會(huì)抖動(dòng)。運(yùn)動(dòng)員 提供以輕松更改 空白時(shí)間、相位、最大占空比、 和斜率補(bǔ)償。有 可選的板載 12V V在供應(yīng) 為 IC 和組件供電 占用空間提供使用靈活性 各種電感器、MOSFET 和 二極管。

圖 13.48V/5A輸出，大功率演示電路。

結(jié)論

LTC?3862 是一款多功能控制 IC 針對各種升壓進(jìn)行了優(yōu)化 直流/直流轉(zhuǎn)換器應(yīng)用。其 靈活、高性能的操作 和三種方便的包裝選項(xiàng) 使優(yōu)化效率成為可能， 電源的尺寸和重量， 同時(shí)保持總組件和 制造成本低。

審核編輯：郭婷