面向汽車應(yīng)用的DC/DC轉(zhuǎn)換器必須在極端環(huán)境中工作，輸入瞬態(tài)可能超過(guò)標(biāo)稱電池電壓5倍，並持續(xù)數(shù)百毫秒，同時(shí)引擎罩內(nèi)的溫度可能急劇升高到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出典型商用級(jí)IC所能承受的範(fàn)圍。在這種嚴(yán)酷的環(huán)境中，空間緊缺，因此即使最強(qiáng)大的器件也必須執(zhí)行多種功能。
LT3694/LT3694-1采用緊湊的4mm x 5mm QFN封裝或耐熱增強(qiáng)型TSSOP封裝，兼有2.6A開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器，可滿足這些苛刻的要求。該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器僅需要單個(gè)電感器，具一個(gè)內(nèi)部電源開(kāi)關(guān)、逐周期限流和跟蹤/軟啟動(dòng)控制功能。每個(gè)LDO僅需要一個(gè)外部NPN通路晶體管，並具折返電流限制和跟蹤/軟啟動(dòng)控制能力。當(dāng)VIN超過(guò)38V時(shí)，內(nèi)部過(guò)壓檢測(cè)器關(guān)閉該開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，從而保護(hù)了開(kāi)關(guān)和肖特基整流器。這允許該器件的VIN引腳承受高達(dá)70V的瞬態(tài)，而不會(huì)損壞器件本身或整流器。
4V至36V輸入的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器
LT3694/LT3694-1包括一個(gè)36V單片開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器能從低至4V的輸入電壓提供高達(dá)2.6A的輸出電流。輸出電壓可設(shè)定為與0.75V的反饋基準(zhǔn)一樣低。
該穩(wěn)壓器采用電流模式、恒定頻率架構(gòu)，這種架構(gòu)可保持簡(jiǎn)單的環(huán)路補(bǔ)償。外部補(bǔ)償允許定制環(huán)路帶寬、瞬態(tài)響應(yīng)和相位裕度。
兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器
LT3694/LT3694-1包括兩個(gè)LDO線性穩(wěn)壓器，這些穩(wěn)壓器運(yùn)用一個(gè)外部NPN通路晶體管來(lái)提供高達(dá)0.5A的輸出電流�；鶚O驅(qū)動(dòng)可向通路晶體管提供高達(dá)10mA的基極電流，而且是限流的。LDO是內(nèi)部補(bǔ)償?shù)�，�?2.2μF或更大的輸出電容可穩(wěn)定。LDO與開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器使用同一個(gè)0.75V基準(zhǔn)。
如果BIAS引腳至少比DRIVE引腳電壓高0.9V，那麼LDO就從BIAS引腳吸取驅(qū)動(dòng)電流，否則LDO就從VIN吸取驅(qū)動(dòng)電流。這降低了LDO的功耗，尤其是當(dāng)VIN相對(duì)較高時(shí)。
通過(guò)監(jiān)視NPN通路晶體管集電極上的檢測(cè)電阻，LDO實(shí)現(xiàn)了折返電流限制。初始門(mén)限設(shè)定為60mV，但隨著VFB下降而折返，直到VFB = 0、門(mén)限為 26mV 為止。0.1Ω的檢測(cè)電阻器將工作電流限制設(shè)定為600mA，但短路電流限制降至260mA。這在短路輸出時(shí)，降低了通路晶體管的功耗。
圖1：LT3694/LT3694-1用於一個(gè)寬輸入範(fàn)圍、3個(gè)輸出的應(yīng)用
通過(guò)以至少30μA的電流將FB引腳拉到高於1.25V，可以關(guān)斷LDO。如果需要對(duì)LDO進(jìn)行獨(dú)立控制，就可以通過(guò)將其TRK/SS引腳拉低，強(qiáng)制每個(gè)LDO的輸出等於0V。如果需要跟蹤或軟啟動(dòng)功能，就使用一個(gè)與下面介紹的跟蹤或軟啟動(dòng)電路並聯(lián)的開(kāi)漏輸出。如果不需要跟蹤和軟啟動(dòng)，那麼一個(gè)具1kΩ串聯(lián)電阻器的標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出 (1.8V 至 5V) 就可以很好地完成工作了。
跟蹤/軟啟動(dòng)控制
降壓型穩(wěn)壓器和每個(gè)LDO都有自己的跟蹤/軟啟動(dòng)(TRK/SS)引腳。當(dāng)這個(gè)引腳低於0.75V基準(zhǔn)時(shí)，穩(wěn)壓器強(qiáng)制其反饋引腳等於TRK/SS引腳電壓而不是基準(zhǔn)電壓。TRK/SS引腳有一個(gè)3μA的上拉電流源。
軟啟動(dòng)功能需要一個(gè)從TRK/SS引腳到地的電容器。啟動(dòng)時(shí)，這個(gè)電容器為0V，這降至穩(wěn)壓器的輸出為0V。電流源緩慢地給該電容器充電，使其電壓上升，同時(shí)穩(wěn)壓器的輸出也成比例地斜坡上升。一旦電容器電壓達(dá)到0.75V，穩(wěn)壓器就鎖定到內(nèi)部基準(zhǔn)而不是TRK/SS電壓上。任何停機(jī)事件 (過(guò)壓、溫度過(guò)高、欠壓) 一發(fā)生，TRK/SS引腳就被拉低，以給軟啟動(dòng)電容器放電。
圖2：比例跟蹤波形
通過(guò)將從屬穩(wěn)壓器的TRK/SS引腳連接到一個(gè)從主穩(wěn)壓器輸出的電阻器分壓器上，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤功能。主穩(wěn)壓器運(yùn)用一個(gè)如前所述的普通軟啟動(dòng)電容器，以產(chǎn)生控制其他穩(wěn)壓器的啟動(dòng)斜坡。電阻器分壓比設(shè)定跟蹤類型，或者是一致跟蹤 (分壓比等於從屬反饋分壓器的分壓比)，或者是比例跟蹤 (分壓比等於主反饋分壓器的分壓比加上一個(gè)小的偏移)。TRK/SS引腳還可以一起連接到單個(gè)電容器上，以提供比例跟蹤，但是只有當(dāng)LDO沒(méi)有通過(guò)拉高FB引腳而關(guān)斷 (參見(jiàn)上面“兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器”一節(jié)) 時(shí)，才能這麼做。
圖3：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器效率
使能和欠壓保護(hù)
LT3694/LT3694-1利用EN/UVLO引腳提供使能和用戶可編程的欠壓閉鎖功能。欠壓閉鎖可以防止受到脈沖展寬的影響。該功能還可以保護(hù)輸入源免受過(guò)大電流的影響，因?yàn)榻祲盒头�(wěn)壓器是一種恒定功率負(fù)載，當(dāng)輸入源為低電平時(shí)，吸取更大的電流。當(dāng)發(fā)生跳變時(shí)，欠壓閉鎖關(guān)斷所有3個(gè)穩(wěn)壓器。
這兩種功能都使用EN/UVLO輸入端的一對(duì)內(nèi)置的比較器。使能比較器具0.5V門(mén)限，並啟動(dòng)LT3694/LT3694-1內(nèi)部的偏置電路。當(dāng)EN/UVLO低於使能門(mén)限時(shí)，LT3694/LT3694-1處?kù)蛾P(guān)斷狀態(tài)，在12V輸入時(shí)吸取不到1μA電流。欠壓比較器具1.2V門(mén)限，並有2μA的遲滯。UVLO遲滯是一種電流吸收器，當(dāng)EN/UVLO降至低於1.2V門(mén)限時(shí)啟動(dòng)。從VIN到 EN/UVLO輸入的電阻器分壓器設(shè)定跳變電壓和遲滯。欠壓門(mén)限隨溫度變化保持很好的準(zhǔn)確度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)跳變電壓的嚴(yán)格控制。如果該功能未使用，那麼 EN/UVLO引腳應(yīng)該連接到VIN。
頻率控制
開(kāi)關(guān)頻率從250kHz到2.5MHz是可調(diào)的，用連接到RT引腳的單個(gè)電阻器設(shè)定。較高的頻率允許使用較小的電感器和電容器，但是消耗更多功率，且由於最短接通和斷開(kāi)時(shí)間限制，導(dǎo)致可允許的降壓範(fàn)圍較小。
我們?cè)谶@裏可以看到LT3694和LT3694-1之間的差別。LT3694的開(kāi)關(guān)頻率可以同步至一個(gè)連接到SYNC引腳的外部時(shí)鐘。RT引腳上的電阻器應(yīng)該設(shè)定為能提供一個(gè)比同步頻率低20%的自由運(yùn)行頻率。LT3694-1用CLKOUT引腳取代了SYNC引腳，從而允許LT3694-1用作主時(shí)鐘，以同步其他開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。CLKOUT產(chǎn)生一個(gè)以約50%占空比運(yùn)行的時(shí)鐘信號(hào)。
具電壓跟蹤的3輸出轉(zhuǎn)換器
圖1顯示了一個(gè)具6.3V至36V寬輸入範(fàn)圍的轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生3個(gè)輸出：5V、3.3V和2.5V。通過(guò)對(duì)一個(gè)公共的TRK/SS的設(shè)定，這些輸出可以實(shí)現(xiàn)比例跟蹤。圖2顯示了3個(gè)輸出的啟動(dòng)波形和使能信號(hào)。圖3顯示了開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器在不同輸入電壓時(shí)的效率。
結(jié)論
LT3694/LT3694-1在一個(gè)纖巧的4mm x 5mm QFN或 0引線TSSOP封裝中包括3個(gè)穩(wěn)壓器，提供了堅(jiān)固和緊湊的電源解決方案。一個(gè)穩(wěn)壓器是高效率開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，其他兩個(gè)是低噪聲、低壓差線性穩(wěn)壓器。僅需要幾個(gè)小型外部組件，就可以建立一個(gè)極度緊湊的3輸出解決方案。
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