許多應(yīng)用需要能夠精確調(diào)節(jié)電壓和精確限制輸出電流的電源，但很少有解決方案可以通過單個IC同時實現(xiàn)這兩點。系統(tǒng)設(shè)計人員通常必須在一個特性的精度和另一個特性的精度之間進行權(quán)衡，方法是選擇具有粗電流限值的高增益、高精度穩(wěn)壓器或具有粗電壓鉗位的高精度電流穩(wěn)壓器。

LT3741 通過在單個 IC 中組合一個準(zhǔn)確的電流穩(wěn)壓器和一個準(zhǔn)確的穩(wěn)壓器，簡化了恒定電流、恒定電壓穩(wěn)壓器的設(shè)計，從而消除了電源系統(tǒng)設(shè)計的權(quán)衡。LT?3741 是一款同步降壓型 DC/DC 控制器，專為調(diào)節(jié)高達 20A 的輸出電流和高達 34V 的輸出電壓而設(shè)計，具有 ±6% 的電流調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度和 ±1.5% 的電壓準(zhǔn)確度。由于 LT3741 的平均電流模式控制架構(gòu)，可實現(xiàn)近乎理想的恒定電壓和恒定電流調(diào)節(jié)。如圖1所示，電壓和電流環(huán)路之間的過渡是無縫的，而且非常清晰。

圖1.V外與我外適用于 200W、10V/20A 恒流、恒壓降壓轉(zhuǎn)換器。

一種獨特的拓撲結(jié)構(gòu)允許 LT3741 同時吸收電流和拉出電流。通過模擬控制引腳 CTRL1 和 CTRL2 實現(xiàn)精確的負載電流控制。開關(guān)頻率可在 200kHz 至 1MHz 范圍內(nèi)進行編程，并同步至一個 300kHz 至 1MHz 的外部時鐘。

單節(jié)鋰離子電池充電器提供 10A 的充電電流

鋰離子電池充電的安全性和熱限制意味著充電器必須能夠仔細控制充電電流和電壓。理想情況下，微控制器可以在初始和浮充階段精確地節(jié)流充電電流。這迫使使用具有精確可調(diào)電流控制、熱限制功能和精確電壓限制的電流調(diào)節(jié)方案。

LT3741 可輕松滿足這些要求。圖 2 示出了配置為鋰離子電池充電器的 LT3741，其最大電流限值設(shè)置為 10A，電壓限值設(shè)定為 4.2V。充電電流與輸出電壓無關(guān)，可通過 CTRL0 調(diào)節(jié)至 1A。V的分壓器裁判至 CTRL2 提供使用溫度相關(guān)電阻器的熱限值控制。

圖2.10A單節(jié)鋰離子電池充電器。

隨著電流和電壓控制之間的急劇轉(zhuǎn)換，LT3741 允許電池以恒定電流充電至電壓調(diào)節(jié)點，從而提供系統(tǒng)可靠性和安全性。該解決方案的效率約為 93%。

熱降額負載電流

對于任何大功率穩(wěn)壓器來說，適當(dāng)?shù)臒峁芾韺τ诒Ｗo負載并減少系統(tǒng)范圍損壞的機會都是必不可少的。LT3741 采用 CTRL2 引腳來減小調(diào)節(jié)的電感器電流。當(dāng) CTRL2 低于 CTRL1 引腳上的模擬控制電壓時，調(diào)節(jié)電流就會減小。溫度降額使用來自 V 的溫度相關(guān)電阻分壓器進行編程裁判引腳接地。

超級電容器充電器

超級電容器正在許多應(yīng)用中取代鉛酸電池，從用于無繩工具的快速充電電源到用于微處理器的短期備用電源，再到車輛和移動防御應(yīng)用。盡管這些應(yīng)用中的每一個都從使用超級電容器中獲得不同的好處，但它們都需要仔細控制充電電流和電壓限制，以防止系統(tǒng)范圍的損壞或?qū)Τ夒娙萜鞯膿p壞。無論輸出電壓如何，充電電源都必須為超級電容器提供精確調(diào)節(jié)的電流源，同時提供精確的電壓限制以防止過度充電。

圖3所示為具有20V穩(wěn)壓輸出電壓的5A超級電容充電器。LT3741 利用一個寬輸入共模范圍誤差放大器進行電流調(diào)節(jié)，通過寬輸出電壓范圍（包括輸出短路）提供準(zhǔn)確的充電電流。這對于防止過度散熱和限制完全放電的超級電容器內(nèi)的充電電流至關(guān)重要。在圖 4 中，該充電器的輸出電壓與輸出電流的關(guān)系圖，顯示了 LT3741 將電流調(diào)節(jié)維持到一個幾乎短路的輸出中。

圖3.具有 20V 穩(wěn)壓輸出的 5A 超級電容器充電器。

圖4.輸出電壓與負載電流的關(guān)系，用于 5V/20A 超級電容器充電器。

圖5.20A超級電容器充電器的效率和功率損耗與負載電流的關(guān)系。

強大的柵極驅(qū)動器和高電流LDO

現(xiàn)代高電流開關(guān)功率MOSFET采用低電阻驅(qū)動器驅(qū)動時效率最高，可降低過渡損耗。LT3741 內(nèi)置非常強大的柵極驅(qū)動器。LG 和 HG PMOS 上拉驅(qū)動器導(dǎo)通電阻典型值為 2.3Ω。LG和HG NMOS下拉驅(qū)動器的導(dǎo)通電阻通常小于1.3Ω。雖然柵極驅(qū)動器降低了損耗，但 LT3741 還能夠在負載電流超過 20A 的情況下并聯(lián)驅(qū)動兩個高電流 MOSFET。LT3741 利用一個 5V 內(nèi)部高電流低壓差穩(wěn)壓器，為柵極驅(qū)動器提供高達 50mA 的電流。

100W 20V/5A 恒流/恒壓降壓轉(zhuǎn)換器

LT3741 可用作一種通用電源解決方案，其中需要準(zhǔn)確的輸出電流限值。圖6所示為500kHz、100W、20V/5A恒流、恒壓轉(zhuǎn)換器。平均電流模式控制使 LT3741 保持穩(wěn)定，并使其能夠輕松滿足任何輸出電壓或電流要求。為了提供額外的保護，LT3741 采用一種共模閉鎖電路，以防止輸出超過電流控制環(huán)路誤差放大器的輸入共模范圍。

圖6.100W 20V/5A 恒流、恒壓降壓轉(zhuǎn)換器。

緊湊型解決方案

LT3741 采用 20 引腳裸露焊盤 TSSOP 或 20 引腳 4mm × 4mm 裸露焊盤 QFN 封裝，從而創(chuàng)建了一個完整、不折不扣的電源解決方案，其占用的尺寸僅為 1.5 英寸2.該器件專為與低電感、高飽和電流電感器配合使用而設(shè)計，可進一步減小電路板面積和型材高度。圖7所示為產(chǎn)生6V/20A恒流、恒壓輸出的演示電路。這種特殊設(shè)計中的組件具有標(biāo)準(zhǔn)占位面積，因此可以輕松切換它們以調(diào)整輸出電流限制和調(diào)節(jié)電壓。

圖7.DC1602A 大功率恒流恒壓演示電路。

結(jié)論

LT3741 為具有近乎理想的電壓和電流調(diào)節(jié)特性的恒定電流和恒定電壓應(yīng)用提供了準(zhǔn)確的電流和電壓調(diào)節(jié)。高增益電流控制環(huán)路和同樣高增益電壓控制環(huán)路的組合放寬了其他電源組件的容差要求，從而降低了總體成本、復(fù)雜性和電路板尺寸。平均電流模式控制允許使用低值、低成本、高飽和電流電感器，以進一步減小電路板占板面積。考慮到當(dāng)今電池和超級電容器充電器的需求，以及系統(tǒng)對高精度電流限制和電壓調(diào)節(jié)的要求，LT3741 提供了一種通用的電源解決方案。

審核編輯：郭婷