新颖的均流 IC 可轻松平衡两个电源

图 2：LTC4370 中与负载均分相关的内部组件

MOSFET 与伺服放大器一道起一个二极管的作用，此二极管的接通电压为正向调节电压。MOSFET 在其正向压降下降至低于调节电压时被关断。当 MOSFET 电流增加时，栅极电压上升以减小导通电阻，从而把正向压降保持在 VFR。这会发生在栅极电压高出电源电压达 12V 之前。电流的进一步上升将导致 MOSFET 两端的压降以 IFET • RDS(ON) 线性增加。

鉴于上述情况，当误差放大器设定了伺服放大器的正向调节电压时，其在功能上等同于调节 (基于 MOSFET 的) 二极管的接通电压。调节范围从 25mV 的最小值至由 RANGE 引脚设定的最大值 (见下文中的"设计考虑")。

控制器能实现 0V 至 18V 电源的负载均分。当两个电源均低于 2.9V 时，需要在 VCC 引脚上连接一个 2.9V 至 6V 的外部电源，以为 LTC4370 供电。当出现反向电流时，MOSFET 的栅极将在 1μs 之内关断。对于一个大的正向压降，栅极也将在不到 1μs 的时间里接通。快速接通 (这一点对于低电压电源很重要) 是利用集成型充电泵输出端上的一个储能电容器实现的。该电容器在器件上电时储存电荷，并在快速接通过程中输送 1.4A 的栅极上拉电流。

/EN1 和 /EN2 引脚可用于关断其各自的 MOSFET。需注意，电流仍会流过 MOSFET 的体二极管。当两个通道均关断时，器件的电流消耗减低至每个电源 80μA。FETON 输出负责指示各自的 MOSFET 是处于导通还是关断状态。

均流特性

图 3 示出了 LTC4370 采用可调二极管法时的均流特性。图 3 包含两幅曲线图，皆在 x 轴上具有电源电压差 ?VIN = VIN1 – VIN2。上方的曲线图示出了两个归一化至负载电流的电源电流；下方的曲线图则示出了 MOSFET 两端的正向电压降 VFWDx。当两个电源电压相等 (?VIN = 0V) 时，电源电流相等，而且两个正向电压处于 25mV 的最小伺服电压。当 VIN1 升至高于 VIN2 (?VIN 为正)，VFWD2 保持在 25mV，而 VFWD1 则精确地随着 ?VIN 而增加，以维持 OUT1 = OUT2。这反过来又使得 I1 = I2 = 0.5ILOAD。

 

图 3：当电源电压差异变化时，采用 LTC4370的均流特性方法

对于由 RANGE 引脚设定的 VFWD 之调节有一个上限。就图 3 中的例子而言，该限值为 525mV，由 RANGE 引脚设定在 500mV。一旦 VFWD1 达到该限值，均流就将变得不平衡，VIN1 的任何进一步上升都将把 OUT1 推至高于 OUT2。

断点为 VFR(MAX) – VFR(MIN)，此时较高电压电源提供了较多的负载电流。当 OUT1 – OUT2 = ILOAD • RSENSE 时，全部负载电流转移至 I1。这是 MOSFET M1 中功率耗散最大的工作点，因为全部负载电流都从其中流过，产生了最大的正向压降。例如：一个 10A 负载电流在 MOSFET 中引起 5.3W (= 10A • 525mV) 的功率耗散。如果 ?VIN 有任何进一步的上升，则控制器将使 M1 两端的正向压降减低至 25mV 的最小值。在未均分负载电流的情况下，对于大的 VIN，这可以最大限度地减少 MOSFET 中的功率耗散。对于负 ?VIN，动作是对称的。

在本例中，均分捕获范围为 500mV，并且由 RANGE 引脚电压设定。凭借此范围，控制器能够共用具有一个 ±250mV 容差的电源。这转化为：3.3V 电源的 ±7.5% 容差、5V 电源的 ±5% 容差、以及 12V 电源的 ±2% 容差。

设计考虑

以下是针对负载均分设计的一些高层次考虑因素。

MOSFET 选择 — 理想的情况是，MOSFET 的 RDS(ON) 应足够小，这样控制器就能够在 MOSFET 中流过一半负载电流时在其两端维持 25mV 的最小正向调节电压。如果 RDS(ON) 较高，则会妨碍控制器调节 25mV。在此场合中，未调节压降为 0.5IL • RDS(ON)。当该压降上升时，均分断点 (现在由 VFR(MAX) – 0.5IL • RDS(ON) 确定) 将提前出现，导致捕获范围缩小。

由于 MOSFET 会耗散功率 (在图 3 中高达 IL • VFR(MAX))，因此应适当地选择其封装和散热器。减少 MOSFET 功率耗散的唯一办法是采用准确度更高的电源或者放弃均分范围。

RANGE 引脚 — RANGE 引脚负责设定应用的均分捕获范围，而这又取决于电源的准确度。比如：采用 ±3% 容差电源的 5V 系统将需要一个 2 • 5V • 3% (即 300mV) 的均分范围 (较高的电源为 5.15V，而较低的则为 4.85V)。RANGE 引脚具有一个 10μA 的精准内部上拉电流。在 RANGE 引脚上布设一个 30.1k 电阻器可将其电压设定为 301mV，此时控制器能够补偿 300mV 的电源压差 (见图 4)。

 

图 4：带状态指示灯