LTC7803 或先進電源便捷設計之路

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計。這款控制器具有以下主要特性：集成低阻抗柵極驅動器，能夠切換N通道MOSFET，從而降低整體轉換器成本，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的極高可編程開關頻率范圍；檢測電阻或DCR檢測可進一步提升效率；以及100%占空比。另外支持Spread Spectrum^?（擴頻）操作。LTC7803在±15%范圍內調節(jié)開關頻率，這可簡化EMI合規(guī)要求并降低EMI濾波器成本。

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

電氣原理圖和功能

降壓型轉換器的電氣原理圖如圖1所示。該轉換器從5 V至38 V輸入軌提供3.3 V電壓和20 A。電驅動系統(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定義強制連續(xù)導通、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。在FCM中，整個輸出電流范圍內的低輸出紋波以犧牲輕負載下的效率為代價。突發(fā)模式可在輕負載或無負載下提供高效率，但輕負載下的輸出電壓紋波更高。

LTC7803的另一個優(yōu)勢是能夠與外部時鐘同步，從而可避免主機系統(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、同步到外部時鐘或進行擴頻操作。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引腳上的時鐘脈沖），則控制器在FCM中運行。從實際的角度來說，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)工作模式下的轉換器效率

效率和擴頻操作

圖2顯示了突發(fā)模式下具有不同輸入電壓的轉換器效率。

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

擴頻操作是LTC7803的一個重要優(yōu)勢。該特性大幅降低了轉換器的輻射和傳導噪聲，并顯著簡化了整個系統(tǒng)對EMI標準的合規(guī)要求。圖5比較了在CISPR 25 5類限制下，有擴頻操作和無擴頻操作的兩次傳導EMI掃描結果。

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

結論

低IQ同步降壓型控制器LTC7803可顯著簡化高效率功率轉換器設計。它能夠在各種輸入/輸出電壓下工作，并具有出色的瞬態(tài)響應性能。LTC7803具有一些極重要的特性，如突發(fā)模式和擴頻操作，進一步提高了效率和EMI標準合規(guī)性。

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

作者簡介

Victor Khasiev是ADI公司的高級應用工程師，在AC/DC和DC/DC轉換的電力電子領域擁有豐富的經驗。他擁有兩項專利，并撰寫了多篇文章。這些文章涉及ADI半導體器件在汽車和工業(yè)應用中的使用，包括升壓、降壓、SEPIC、正到負、負到負、反激式、正激式轉換器和雙向備用電源。他持有高效功率因數校正解決方案和先進的柵極驅動器相關專利。Victor樂于為ADI客戶提供支持，解答有關ADI產品、電源原理圖設計和驗證、印刷電路板布局、故障排查等問題并參與測試最終系統(tǒng)。