采用固定頻率峰值電流模式拓撲的降壓型DC/DC控制器

寬輸入電壓范圍和可靠性是任何降壓轉(zhuǎn)換器的理想特性。LTC3854 采用 2mm × 3mm DFN 或 MSE 封裝，可提供這些特性以及更多功能。這款電流模式控制器集成了 N 溝道 FET 柵極驅(qū)動器，可在 0.8V 至 5V 的輸入電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生 5.4V 至 5.38V 的輸出電壓。

檢測電流

LTC3854 采用一種固定頻率峰值電流模式拓撲，該拓撲提供了一種逐周期電流限制。電流可以通過與電感串聯(lián)的分立檢測電阻來檢測?；蛘?，電感的直流電阻（DCR）可用于檢測電流，而不是檢測電阻，方法是在電感器上放置一個RC濾波器以重新創(chuàng)建三角電流檢測波形。DCR 檢測的優(yōu)點是提高了效率（由于消除了檢測電阻的功率損耗）、更少的器件數(shù)量和更低的成本。缺點是由于DCR在器件之間和溫度范圍內(nèi)的變化而導(dǎo)致的電流限制精度較低。

圖1所示為一個1.5V、15A轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器使用一個檢測電阻來檢測輸出電流;圖2顯示了相同的電路，但具有DCR檢測功能。采用檢測電阻的電路的滿載效率為86.9%，而DCR檢測時滿載效率提高至88.7%（見圖3）。400kHz 開關(guān)頻率在高效率和快速負載階躍響應(yīng)之間實現(xiàn)了良好的平衡。圖4所示的負載階躍響應(yīng)顯示，對于50%至50%負載階躍，輸出電壓保持在±100mV以內(nèi)。

圖1.一個1.5V、15A轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置一個檢測電阻。

圖2.與圖1所示的轉(zhuǎn)換器相同，但DCR檢測除外。R1和C1處的濾波器從電感的DCR推斷電流檢測信息。

圖3.采用檢測電阻時轉(zhuǎn)換器的效率與采用DCR檢測時的效率的關(guān)系。通過消除檢測電阻，滿載效率提高了近2%。

圖4.轉(zhuǎn)換器的50%至100%負載階躍10A/DIV響應(yīng)如圖2所示。

寬輸入電壓范圍應(yīng)用

LTC3854 的輸入電壓范圍使其能夠用于多種應(yīng)用，包括汽車、工業(yè)和通信。寬輸入轉(zhuǎn)換器的一個例子是圖5中的10V、5A轉(zhuǎn)換器，可用于6V至38V的輸入電壓范圍。強大的柵極驅(qū)動器和低 Q 值GFET在94V輸入電壓和32%負載下可實現(xiàn)100%的效率，如圖6所示。

圖5.5V、10A 轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為 6V 至 38V。

圖6.5V、10A 轉(zhuǎn)換器的效率。

LTC3854 的小尺寸和低引腳數(shù)使得具有圖 2 所示輸入電壓范圍的 5.5V/4A 轉(zhuǎn)換器的控制部分適合 5mm2面積。雙通道FET用于最小化功率級的尺寸。400kHz 開關(guān)頻率允許使用一個占位面積為 2mm × 2mm 的小型 7.7μH 電感器。整個轉(zhuǎn)換器（減去大容量輸入電容）可以安裝在430mm中2面積。

圖7.2.5V、5A 轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為 4.5V 至 26V。

軟啟動、低壓差和高降壓比

LTC3854 具有一個可編程軟起動裝置，并在 RUN/SS 引腳上利用一個電容器。隨著輸出電壓的斜坡上升，轉(zhuǎn)換器以不連續(xù)模式工作，以防止反向電流流入電感器。這允許器件安全地導(dǎo)通至預(yù)偏置輸出。斜坡上升后，該器件以連續(xù)導(dǎo)通模式工作。其他特性包括：低壓差應(yīng)用的最大占空比為 97%，低最小導(dǎo)通時間為 75ns，適用于具有高降壓比的應(yīng)用，除逐周期電流限制外，還具有折返電流限制，以及用于偏置的內(nèi)置 5V 線性穩(wěn)壓器。

結(jié)論

LTC3854 為成本敏感型和空間受限型應(yīng)用提供了可靠性和效率。該器件可在 0.8V 至 5V 的輸入電壓范圍內(nèi)產(chǎn)生 5.4V 至 5.38V 的輸出電壓。LTC3854 的 2mm × 3mm DFN 和 MSE 封裝以及一個 400kHz 開關(guān)頻率最大限度地減小了解決方案尺寸。

審核編輯：郭婷