LTC7803 或先進(jìn)電源便捷設(shè)計(jì)之路

簡介

 LTC7803 是ADI公司開發(fā)的一款同步降壓型控制器，可簡化高性能電源的設(shè)計(jì)。這款控制器具有以下主要特性：集成低阻抗柵極驅(qū)動(dòng)器，能夠切換N通道MOSFET，從而降低整體轉(zhuǎn)換器成本，提高效率；極低工作靜態(tài)電流(5 μA)；40 V寬輸入/輸出電壓范圍；100 kHz至3 MHz的極高可編程開關(guān)頻率范圍；檢測電阻或DCR檢測可進(jìn)一步提升效率；以及100%占空比。另外支持Spread Spectrum^?（擴(kuò)頻）操作。LTC7803在±15%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)開關(guān)頻率，這可簡化EMI合規(guī)要求并降低EMI濾波器成本。

圖1.基于LTC7803的轉(zhuǎn)換器電氣原理圖，VIN為5 V至38 V，VOUT為3.3 V（20A時(shí)）

電氣原理圖和功能

降壓型轉(zhuǎn)換器的電氣原理圖如圖1所示。該轉(zhuǎn)換器從5 V至38 V輸入軌提供3.3 V電壓和20 A。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括MOSFET Q1至Q4、電感L1和輸入/輸出濾波器電容。MODE引腳和跳線JP1定義強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通、跳脈沖或Burst Mode^?（突發(fā)模式）操作。每種操作模式都各有優(yōu)缺點(diǎn)。在FCM中，整個(gè)輸出電流范圍內(nèi)的低輸出紋波以犧牲輕負(fù)載下的效率為代價(jià)。突發(fā)模式可在輕負(fù)載或無負(fù)載下提供高效率，但輕負(fù)載下的輸出電壓紋波更高。

LTC7803的另一個(gè)優(yōu)勢是能夠與外部時(shí)鐘同步，從而可避免主機(jī)系統(tǒng)中不同頻率相互作用造成干擾問題。跳線JP2 (FREQ SET)允許在固定頻率之間選擇、同步到外部時(shí)鐘或進(jìn)行擴(kuò)頻操作。請注意，如果選擇突發(fā)模式（MODE引腳連接至GND）并激活同步功能（PLLIN/Spread引腳上的時(shí)鐘脈沖），則控制器在FCM中運(yùn)行。從實(shí)際的角度來說，在這種情況下最好使用脈沖跳躍模式。脈沖跳躍模式（通過100 k?電阻將MODE引腳連接至INTVCC）在輕負(fù)載下提供的效率要比FCM高得多。

圖2.脈沖跳躍和突發(fā)工作模式下的轉(zhuǎn)換器效率

效率和擴(kuò)頻操作

圖2顯示了突發(fā)模式下具有不同輸入電壓的轉(zhuǎn)換器效率。

圖3所示的DC2834A演示板用于LTC7803評估。圖4顯示DC2834在滿載下的熱圖像。

圖3.DC2834A演示板

擴(kuò)頻操作是LTC7803的一個(gè)重要優(yōu)勢。該特性大幅降低了轉(zhuǎn)換器的輻射和傳導(dǎo)噪聲，并顯著簡化了整個(gè)系統(tǒng)對EMI標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)要求。圖5比較了在CISPR 25 5類限制下，有擴(kuò)頻操作和無擴(kuò)頻操作的兩次傳導(dǎo)EMI掃描結(jié)果。

圖4.在自然對流冷卻、沒有空氣流動(dòng)的情況下，VIN為12 V、VOUT為3.3 V，電流為20 A時(shí)，轉(zhuǎn)換器的熱圖像。

結(jié)論

低IQ同步降壓型控制器LTC7803可顯著簡化高效率功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。它能夠在各種輸入/輸出電壓下工作，并具有出色的瞬態(tài)響應(yīng)性能。LTC7803具有一些極重要的特性，如突發(fā)模式和擴(kuò)頻操作，進(jìn)一步提高了效率和EMI標(biāo)準(zhǔn)合規(guī)性。

圖5.在CISPR 25 5類限制下啟用和禁用擴(kuò)頻操作（固定頻率）的傳導(dǎo)EMI掃描結(jié)果

作者簡介

Victor Khasiev是ADI公司的高級應(yīng)用工程師，在AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換的電力電子領(lǐng)域擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)。他擁有兩項(xiàng)專利，并撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導(dǎo)體器件在汽車和工業(yè)應(yīng)用中的使用，包括升壓、降壓、SEPIC、正到負(fù)、負(fù)到負(fù)、反激式、正激式轉(zhuǎn)換器和雙向備用電源。他持有高效功率因數(shù)校正解決方案和先進(jìn)的柵極驅(qū)動(dòng)器相關(guān)專利。Victor樂于為ADI客戶提供支持，解答有關(guān)ADI產(chǎn)品、電源原理圖設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、印刷電路板布局、故障排查等問題并參與測試最終系統(tǒng)。