微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 硬件工程师文库 > 从低至 1.5V 的输入进行转换以提供高达 15A 的输出,无需辅助偏置电源

从低至 1.5V 的输入进行转换以提供高达 15A 的输出,无需辅助偏置电源

时间:07-30 来源:凌力尔特的工程师信息 点击:

在所有线路电压条件下给其功率 MOSFET 提供强大的栅极驱动信号,并在使用 5V、3.3V 或更低总线电压的系统中实现高效率。LTM4611 背后是一种降压转换器拓扑,该拓扑负责对其输入电压进行降压,以向其输出端提供低至 0.8V 的电压和高达 15A 的连续电流。通过正确地选择输入电源 (取决于电源动态特性和瞬态负载响应) 和局部旁路电容,可在 15A 负载条件下实现一个低于 0.3V 的输入至输出电压降。LTM4611 采用一种固定频率峰值电流模式控制降压转换器方案,默认的工作频率为 500kHz。也可选择利用电阻器对 LTM4611 的 PLLFLTR/fSET 引脚进行引脚搭接,以将开关频率调整至介于 330kHz 和 780KHz 之间,或者,将开关频率同步至一个加至其 MODE_PLLIN 引脚的 360kHz 至 710kHz 时钟信号。


多个电源的均流以提供 60A 或更大的输出电流

LTM4611 支持 4 个模块的均流,以实现输出电流高达 60A 的解决方案。可并联更多的模块以提供更高的输出电流 —— 详情请咨询凌力尔特。电流模式控制使得模块的均流格外可靠和易于实现,并可确保启动、瞬变以及稳态操作情况下模块之间的均流。

与此不同,许多电压模式模块则是通过采用主-从配置或"压降均分 (droop-sharing)"(也被称为"负载线路均分") 来实现均流。在启动和瞬态负载条件下,主-从模式容易遭受讨厌的过流跳变,而压降均分则会导致负载调节指标下降,且在瞬态负载阶跃期间几乎无法保证优良的模块至模块电流匹配。

从无负载到满负载时,LTM4611 一般提供好于 0.2% 的负载稳定性,而在 -40°C 至 125°C 的整个内部模块温度范围内,最高稳定度为 0.5%。


易于实现 POL 应用:1.8V 至 5.5V 输入到 1.5V/15A 输出

图 1 所示方框图显示,LTM4611 在 1.8V 至 5.5V 的输入范围内工作,以高达 15A 的电流提供 1.5V 输出。输出电压可用 VFB 和 GND 之间的单个电阻器编程。控制环路驱动功率 MOSFET 和输出电压,以便 VFB 等于较低的 0.8V 或 TRACK/SS 引脚上的电压。当该模块的 RUN 引脚超过 1.22V (±10%) 时,TRACK/SS 引脚上的软启动电容器 CSS 设定 LTM4611 的输出启动速率。CSS 确保以单调的输出电压波形启动,支持平滑加电以进入预偏置输出电压状态。另一个电源轨的电阻器分压器可以加到 TRACK/SS 引脚,以设定相对于基准电源轨一致或成比例地跟踪 LTM4611 的输出轨。当为那些在系统上电及断电期间具有严格的电源轨跟踪要求的数字设备供电时,这是一项便利的特性。


 

图 1:LTM4611 的简化方框图和典型应用


远端采样实现准确的 POL 调节

按照常规,高电流低电压 FPGA、ASIC 和微处理器均要求在 POL 终端 (通常是 Vdd 和 Dgnd 引脚) 上提供经过精确调节的极其准确的电压,标称为 VOUT 的 ±3% (或更好)。在输出电压低于 3.7V 时,这是最难以做到的,而为了满足这种调节要求,LTM4611 提供了一个单位增益缓冲器,以对负载终端处的输出电压进行远端采样。

PCB 中 VOUT 和 GND 铜层之间的压降是不可避免的,这是由物理上存在于模块和负载之间的电阻性分配损耗造成的。如图 1 所示,POL 两端 (VOSNS+ 减去 VOSNS_) 的差分反馈信号在 DIFF_VOUT 端相对于该模块的局部地 SGND 得到了重构,从而允许控制环路补偿在模块输出引脚与 POL 设备之间的供电通路中产生的任何压降。

LTM4611 包括一个输出电压电源良好 (PGOOD) 指示引脚,当输出电压在 VOUT 标称值的 ±7.5% 以内时,该引脚提供一个逻辑高电平开漏信号;否则,PGOOD 拉至逻辑低电平。LTM4611 提供折返电流限制,以保护自身和上游电源免受输出端故障的影响。LTM4611 还包括一种输出过压保护功能:当输出电压超过标称值的 107.5% 时,内部低压端 MOSFET 接通,直到过压情况清除为止。


你的机器有多环保?

今天和以往同样重要的是 DC/DC 电源转换效率和热量管理。LTM4611 采用耐热增强型 LGA (焊盘网格阵列) 封装,以小的焊盘格局 (仅 15mm x 15mm) 和小的物理体积 (高仅 4.32mm,因此仅占用 1cm3 的空间) 提供富有吸引力的高效率。图 2 显示了 LTM4611 在各种输入和输出电压组合情况下的效率。除了高效率之外,在给定的输入电压和输出负载条件下,LTM4611 的功耗曲线相对平坦,从而使 LTM4611 的热设计以及在后续产品中的重复使用变得简单易行,即使在电源轨电压由于 IC 芯片不断缩小而日益下降的情况之下也不例外。


 

图 2:在不同的输入和输出电压情况下,LTM4611 的效率随负载电流的变化

EFFICIENCY:效率
LOAD CURRENT:负载电流


就越来越多的应用而言,降低轻负载时的功耗与降低重负载时的功耗同等重要。在只要可能而且无论何时只要可行 (就能量转换而言) 的情况下,数字器件就会被有意设计成在较低功率状态下工作,而且仅间歇性地吸取峰值功率 (满负载),这种做法越来越普遍。LTM4611 支持脉冲跳跃模式 (Pulse-Skip Mode) 和突发模式 (Burst Mode®) 工作,与强制连续模式 (Forced Continuous Mode) 工作相比,这两种工作模式在较小的负载电流 (< 3A) 时,提供高得多的效率。

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top