低压双8A输出开关型DC/DC稳压器μModule　LTM4616及其应用

摘要：LTM4616是一种集开关控制器和功率MOSFET、电感器、电容器等支持元件于同一封装内的DC/DC稳压器μModule，可提供双8A/单16A输出。多个LTM4616可以级联应用多相操作，提供更大的输出电流。本文介绍了LTM4616的结构、功能特点及其应用电路。

关键词：LTM4616；双相DC/DC稳压器；低压大电流；电压跟踪；扩展频谱；突发模式；脉冲跳越

1、引言

LTM4616是凌力尔特（Linear Technology）推出的一种双输出独立非隔离开关型DC/DC电源稳压器系统。

LTM4616输入电压范围为2.375~5.5V，输出电压为0.6~5V，提供双路8A/单路16A输出。LTM4616集成了恒频电流模式稳压器，典型开关频率是1.5MHz，可以同步到外部0.75~2.25MHz频率上。LTM4616的应用领域包括电池供电设备、电信和网络及工业设备、存储和ATCA、PCI Express卡等。

2、μModule LTM4616的结构及其特点

LTM4616采用15mm×15mm×2.8mm的表面贴装LGA封装，这种封装是不含铅的，与RoHS法规相容，其引脚排布如图1所示。

图1 LTM4616的引脚排布

LTM4616 μModule含有集成开关控制器、高速开关功率MOSFET和电感器、电容器等支持元件，简化的内部结构框图如图2所示。

图2 LTM4616内部结构简化图

LTM4616的各个引脚功能如表1所列。

表1 LTM4616引脚功能简述

LTM4616 μModule的主要特点如下：

（1）LTM4616是一个双DC/DC稳压器系统，输入电压范围为2.375~5.5V，输出电压在0.6~5V的范围内可编程，通过输入和输出的不同组合，可以双路输出8A、单相输出16A的电流（见表2）

表2 输入与输出的不同组合

（2）采用电流模式控制，带内部反馈环路补偿，提供快速瞬态响应。
　　
（3）提供输出电压跟踪和容限（Margining）。
　　
（4）可选择突发模式和脉冲跳越模式及扩展频谱操作。
　　
（5）提供输出过电流、过电压和热关闭保护。
　　
（6）易于实现多相（多达12相）操作。

3、LTM4616功能原理及应用介绍

3.1 输出电压编程

由LTM4616组成的简单双输出DC/DC稳压器电路如图3所示。稳压器每个输出可由引脚FB与ITHM之间的电阻RFB来设置：

不同RFB值对应的VOUT值如表3所示。

表3

图3 基于LTM4616的简单双输出DC/DC稳压器电路

在图3中，由于RFB1=2.21K，RFB2=3.09K，所以VOUT1=3.38，VOUT2=2.5V。

图4所示为稳压器效率与负载电流之间的关系曲线。

图4 效率与负载电流之间关系曲线

在N个LTM4616的并联应用中，每个并联输出的FB脚可以连接在一起，在此情况下，RFB值为：

图5 LTM4616两个输出并联应用电路

在图5所示的LTM4616两个输出并联应用电路中，由于N=2，VOUT=1.5V，根据（2）式可得：

选择RFB=3.32KΩ。

3.2 突发模式操作

在非常轻的负载上，LTM4616能够进入突发模式，使每个稳压器的功率MOSFET间歇性操作，从而节省静态电流。为了使LTM4616进入突发模式，必须将IC的MODE引脚VIN。在突发模式操作，峰值电感电流被设置在正常操作时最大峰值电流的20%左右，内部一部分电路关断，每个通道静态电流减小到450μA左右。

3.3 脉冲跳越模式操作

在低输出负载上，LTM4616可以在脉冲跳越模式操作跳越周期，以减小开关损耗，提高效率。为使LTM4616能够进入脉冲跳越操作，必须浮置引脚MODE或将其连接到VIN/2。

3.4 强制连续操作

在固定频率应用中，为了有最小的输出纹波，可以将LTM4616的引脚MODE接地，强制其在连续模式操作。在该模式操作，在低输出负载期间，允许电感电流反向，ITH脚上的电压是在电流比较器门限穿过的控制之内，并且上面的MOSFET总是随每个振荡器脉冲而导通。在启动期间，强制连续模式操作将被禁止。

3.5 扩展频谱操作

为避免在固定频率上操作产生较大的噪声，可将LTM4616的引脚CLKIN连接到SVIN，使其在扩展频谱模式运行，振荡器频率被固定在正常工作频率的30%与130%之间，使开关噪声扩展到较大的频率范围上，可以充分减小噪声峰值。若将LTM4616的引脚CLKIN接地，或者该引脚被一个外部频率同步信号驱动，扩展频谱操作将被禁止。

3.6 输出电压跟踪

利用LTM4616的TRACK脚可以编程在启动期间的输出电压斜坡和电压跟踪。图6所示是输出电压同时发生跟踪的实际电路。在图6中，主调节器的TRACK1脚由RSR和CSR控制，RC斜坡时间由（3）式可编程：

图6 带跟踪的双输出稳压器电路

TRACK脚上的控制电压范围为0~0.596V，主稳压器TRACK1上的压摆率与主输出的压摆率MR是相等的。当从属稳压器与主稳压器输出同时发生跟踪时，从属输出压摆率SR与主输出上的压摆率MR相等。由于LTM4616引脚FB与VOUT之间在内部连接一个10kΩ的电阻，在TRACK2脚上的分压电阻RTA/RTB与F