兩單片DC/DC轉換器在高頻下將3.6V至15V降壓至0.6V

        當一個相對高的電壓軌 (12V) 必須降至相對低的電平 (3.3V、1.8V) 時，傳統(tǒng)上采用的轉換器是一個驅動外部 MOSFET 的 DC/DC 開關控制器。在很多應用中，用單片穩(wěn)壓器取代典型的控制器-MOSFET-二極管組合式電路則可節(jié)省空間、設計時間和成本。問題是，就很多單片降壓型轉換器而言，12V 電壓軌太高，這類轉換器通常不能在輸入高于 6V 的情況下使用。此外，開關損耗使得實際上無法在高于約 1MHz 時工作，從而排除了使用最小電感器這種可能性，因此單片穩(wěn)壓器在尺寸上的一些優(yōu)勢發(fā)揮不了作用。

　　LTC3601 和 LTC3604 是高性能單片同步降壓型穩(wěn)壓器，分別能提供高達 1.5A 和 2.5A 的電流。這兩款器件在 3.6V 至 15V 的寬輸入電壓范圍內工作，這樣的范圍涵蓋了手持式設備、PC 以及汽車中使用的電池化學組成。它們獨特的恒定頻率 / 受控接通時間架構提供 20ns 的最短接通時間，非常適用于需要高開關頻率和快速瞬態(tài)響應，同時能保持高效率的高降壓比應用。

　　需要最少組件的默認配置

　　為了減少外部組件數目、降低成本并節(jié)省設計時間，開關頻率和環(huán)路補償可以用簡單的引腳設置。圖 1 顯示了一個典型應用。為了能以 2MHz 頻率工作，振蕩器頻率設定引腳 (RT) 連接到內部 3.3V 穩(wěn)壓器輸出引腳 (INTVCC)。當補償引腳 (ITH) 連接到 INTVCC 時，運用默認補償，從而產生一個干凈的負載瞬態(tài)響應 (圖 2)。

　　圖 1：從寬輸入范圍到 3.3V/2.5A 的應用

　　圖 2：圖 1 電路的快速瞬態(tài)響應

　　1A/DIV：每格 1A

　　AC-COUPLED：AC 耦合

　　LOAD STEP：負載步進

　　工作頻率在 800kHz 至 4MHz 范圍內，可用一個 RT 到地之間的外部電阻器編程。就開關噪聲敏感應用而言，LTC3601 和 LTC3604 可在相同的頻率范圍內從外部同步，而不管 RT 的狀態(tài)如何。無需外部 PLL 組件實現同步。

　　有些應用在工作時要求移動開關頻率，通常是為了避開相鄰無線接收器的干擾。圖 3 顯示了甚至當 MODE/SYNC 引腳引入的同步頻率迅速變化時，輸出電壓的偏離也是很小。

　　圖 3：同步開關頻率可以隨時移動，而且 VOUT 的變化很小

　　SWITCH NODE：開關結點

　　EFFECT OF 800kHz – 1MHz FREQUENCY TRANSIENT：800kHz 至 1MHz 頻率瞬態(tài)的影響

　　這兩款 IC 都能以可選的突發(fā)模式 (Burst Mode®) 工作，以在小負載電流時實現卓越的效率 (圖 4)，又或者可采用強制連續(xù)模式，該模式舍棄輕負載效率，以換取最小輸出紋波和恒定頻率工作。即使這樣，以突發(fā)模式工作時的紋波一般也僅為 20mV。

　　圖 4：突發(fā)模式工作在輕負載時產生高效率，而低 RDS(ON) 開關在最大負載時保持高效率

　　EFFICIENCY：效率

　　POWER LOSS：功率損耗

　　Burst Mode OPERATION：突發(fā)模式工作

　　LOAD CURRENT：負載電流

　　內置的內部 400us 軟啟動定時器防止啟動時 VIN 中出現電流浪涌。通過讓 TRACK 引腳斜坡上升，或在 TRACK 引腳到地之間連接一個電容器 (tSS = 430,000 x CTRACK/SS)，可以實現較長的軟啟動時間。開漏 PGOOD 引腳監(jiān)視輸出，如果輸出電壓偏離穩(wěn)定點 ±8%，該引腳就拉低。額外的 VIN 過壓和短路保護有助于形成一個全面堅固的 IC。

　　高頻、低占空比、毫無問題

　　很多微處理器都需要 1.x 的低電壓軌，但是它們也用于需要高開關頻率的應用中，這類應用以高開關頻率保持采用外型很小的無源組件、并使關鍵頻段避開 RF 干擾。問題是，要實現高降壓比和高開關頻率這不可思議的組合可能是難以捉摸的，因為需要這么短的最短接通時間。圖 5 顯示 LTC3604 用在一個 4MHz、12V 至 1.8V 應用中的原理圖。這個應用要求的 38ns 接通時間遠大于 LTC3604 的 20ns 最短接通時間。

　　圖 5：LTC3604 可在高頻 (4MHz) 和低占空比情況下工作，

　　從而提供緊湊的占板面積并允許高降壓比

　　EXTERNAL CLOCK：外部時鐘

　　圖 5 的設計利用了 LTC3604 的幾個特點。通常最低輸入電壓為 3.6V，但是在這里，通過在 VIN 到 RUN 引腳之間增加一個電阻分壓器，欠壓閉鎖提高到 6V。通過在 TRACK 引腳到地之間增加 10nF 電容，軟啟動時間提高到 4.3ms。開關頻率同步至一個外部提供的 4MHz 頻率。如果這個外部源出故障，那么內部振蕩器 (也設定為 4MHz) 將接管，最后，環(huán)路補償是從外部實現的。

　　結論

　　LTC3601 和 LTC3604 是新一代單片 DC/DC 轉換器系列的成員，能應對相對高的輸入電壓和較低的占空比。這些器件緊湊的尺寸、高性能和需要很小外部組件的設計，使它們非常適用于緊湊型應用。這兩款 IC 都采用緊湊和耐熱增強型 3mm x 3mm QFN 和 MSOP 封裝。