引言

在日益縮小的電路板空間內(nèi)要實(shí)現(xiàn)更大的負(fù)載電流和更高的效率，對(duì)于通信、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和工業(yè)系統(tǒng)之低輸出電壓軌設(shè)計(jì)師而言，這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。LTC?3774 雙輸出降壓型控制器憑借與 DrMOS 器件的簡(jiǎn)易連接減輕了這種負(fù)擔(dān)，并通過將 MOSFET 和柵極驅(qū)動(dòng)器集成在同一個(gè)封裝中以提供高效率和小尺寸。LTC3774 能在電感器的 DCR (其數(shù)值最低可至 0.2mΩ) 兩端檢測(cè)電流，這就免除了增設(shè)一個(gè)分立檢測(cè)電阻器的需要，從而改善了效率。LTC3774 的峰值電流模式架構(gòu)可提供逐周期電流限制、固有逐周期均流以及易于設(shè)計(jì)的 II 型補(bǔ)償。

具小占板面積的高效率轉(zhuǎn)換器

圖 1 示出了一款工作在 400kHz 開關(guān)頻率的雙相 1.2V/60A LTC3774 轉(zhuǎn)換器。每相的功率級(jí)是采用 6mm x 6mm QFN 封裝的 FDMF6820A DrMOS 和具有 0.325mΩ 典型 DCR 的 0.3μH 單繞組鐵氧體電感器。如圖 2 所示，產(chǎn)生的滿負(fù)載效率為 89.8%。轉(zhuǎn)換器的內(nèi)核具有一個(gè)每平方英寸為 50A 的電流密度。

圖 1：工作在 fSW = 400kHz 的雙相、1.2V/60A LTC3774 轉(zhuǎn)換器 (7V ≤ VIN ≤ 14V)

圖 2：圖 1 所示電路的效率和功率損耗曲線 (VIN = 12V，VOUT = 1.2V)

DrMOS 接口

LTC3774 的 PWM 輸出專為驅(qū)動(dòng)具有一個(gè)三態(tài) PWM 輸入的 DrMOS 器件而設(shè)計(jì)。當(dāng) PWM 信號(hào)為高電平時(shí)，上管導(dǎo)通，而當(dāng) PWM 信號(hào)為低電平時(shí)，則下管導(dǎo)通。當(dāng) PWM 信號(hào)浮動(dòng)時(shí)，上管和下管均關(guān)斷。這種狀態(tài)用于在 LTC3774 針對(duì)脈沖跳躍模式或突發(fā)模式 (Burst Mode?) 操作進(jìn)行設(shè)置時(shí)阻隔電感器反向電流，從而可提供預(yù)偏置輸出的平滑接通。另外，LTC3774 的 PWM 輸出還可與電源模塊 (power block) 器件和具有外部 MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)器連接。

DCR 檢測(cè)

具備超低 DCR 檢測(cè)能力是由于運(yùn)用了一種創(chuàng)新電流檢測(cè)方法的結(jié)果，該方法改善了電流檢測(cè)信號(hào)的信噪比。連接至 SNSA+ 引腳的外部濾波器負(fù)責(zé)放大由 DCR 檢測(cè)之電流的 AC 部分；DC 電流通過 SNSD+ 引腳檢測(cè)，在內(nèi)部放大并與 AC 部分相加。由 LTC3774 的電流比較器所承受的重構(gòu)電流檢測(cè)信號(hào)被有效地放大 5 倍，從而使得轉(zhuǎn)換器能夠在電感器 DCR 值低至 0.2mΩ 的情況下保持穩(wěn)定并維持電流限值準(zhǔn)確度。

LTC3774 提供了 5 種電流限制設(shè)定值 (介于 10mV 和 30mV 之間)，在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的最壞情況誤差為 ±1.25mV。借助電流模式控制，相位之間的均流實(shí)現(xiàn)了嚴(yán)格的平衡，如圖 3 中的熱成像圖所示。工作于滿負(fù)載條件下的 1.2V/60A 轉(zhuǎn)換器在兩相之間產(chǎn)生的溫差小于 1°C。

圖 3：圖 1 所示電路的熱成像圖。fSW = 400kHz，VIN = 12V，VOUT = 1.2V，IOUT = 60A，無氣流，環(huán)境溫度為 21°C。

此外，LTC3774 還提供了準(zhǔn)確的輸出電壓調(diào)節(jié)。每相的輸出利用一個(gè)布設(shè)在反饋分壓器之后的差分放大器來檢測(cè)，以補(bǔ)償任何的 PCB I·R壓降。總的穩(wěn)定反饋電壓準(zhǔn)確度在整個(gè)溫度范圍內(nèi)為 ±0.75%。LTC3774 的輸出電壓范圍為 0.6V 至 3.5V。

多相操作和改善堅(jiān)固性

LTC3774 具有用于執(zhí)行多達(dá) 12 相之 PolyPhase? 操作的 CLKIN 和 CLKOUT 引腳。多相操作可減小輸入電容器的紋波電流，而且在多個(gè)相位連接在一起的場(chǎng)合中能夠降低輸出電壓紋波并提供更快的負(fù)載階躍響應(yīng)。

通過在每相的輸入端上布設(shè)熱插拔 (Hot Swap?) 電路并在輸出端上安置理想二極管電路，可以進(jìn)一步改善單輸出、冗余 (N + 1)、多相轉(zhuǎn)換器的可靠性。如果出現(xiàn) MOSFET 故障，則該故障將被隔離，輸出可得到保護(hù)并繼續(xù)調(diào)節(jié)。利用 LTC3774 的 HIZB 引腳可進(jìn)一步提升可靠性，該引腳將在檢測(cè)到故障時(shí)使 PWM 輸出浮動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)知性更好的 DrMOS 關(guān)斷。

其他特點(diǎn)包括從輸出過載的軟恢復(fù)、可選的 NTC 補(bǔ)償型 DCR 檢測(cè)、一個(gè) 200kHz 至 1.2MHz 的可鎖相開關(guān)頻率范圍和一個(gè) 4.5V 至 38V 的輸入電壓范圍。

結(jié)論

LTC3774 是一款高性能雙輸出降壓型控制器，適用于采用 DrMOS 和超低 DCR 電感器的低輸出電壓、高輸出電流電源。該器件可提供高效率、準(zhǔn)確的電流限值、精準(zhǔn)的 0.6V ± 0. 75% 反饋電壓和故障隔離功能。