КПД гибридного понижающего 72-вольтового DC/DC преобразователя Analog Devices достигает 97%

Analog Devices анонсирует первый в отрасли контроллер гибридного синхронного понижающего преобразователя Power by Linear LTC7821, объединяющего схему на коммутируемых конденсаторах с контроллером понижающего DC/DC преобразователя. По сравнению с обычными понижающими решениями новое устройство даст возможность сэкономить до 50% площади печатной платы. Такая архитектура позволяет без снижения КПД втрое повысить частоту переключения, а при работе на той же частоте решение на основе LTC7821 может обеспечить до 3% более высокий КПД. Низкий уровень излучаемых помех и облегченный режим работы внешних MOSFET идеально подходят для следующего поколения неизолированных промежуточных шин в приложениях распределенного питания, системах передачи данных и телекоммуникационном оборудовании, а также в будущих электронных устройствах автомобилей с напряжением бортовой сети 48 В.

LTC7821 работает при входных напряжениях от 10 В до 72 В (абсолютный максимум 80 В) и может стабилизировать выходное напряжение от 0.9 В до 35 В при токах в десятки ампер, в зависимости от выбора внешних компонентов. В типичном приложении с входным напряжением 48 В, выходным напряжением 12 В и током нагрузки 20 А достижим КПД 97% при частоте переключения, равной 500 кГц. В традиционных синхронных понижающих преобразователя такой КПД можно получить лишь при втрое меньшей рабочей частоте, что потребовало бы использования намного более крупных дросселей и компонентов выходных фильтров. Внешние MOSFET переключаются на фиксированной частоте, программируемой в диапазоне от 200 кГц до 1.5 МГц. Интегрированные в LTC7821 мощные драйверы N-канальных MOSFET с выходными сопротивлениями 1 Ом способствуют увеличению КПД преобразователя и в приложениях повышенной мощности могут управлять несколькими MOSFET, включенными параллельно. Благодаря работе в режиме стабилизации по току (CCM), несколько LTC7821 для увеличения выходной мощности можно включать в параллельной многофазной конфигурации, получая при этом отличное распределение токов между каналами.

Типовая схема включения.

Множество запатентованных защитных функций обеспечивает высокую надежность LTC7821 в широком спектре приложений. Интегрированные в LTC7821 цепи предварительной балансировки конденсаторов исключают пусковые броски тока, характерные для схем с зарядовыми насосами. LTC7821 контролирует соответствие допустимым значениям напряжения, тока и температуры системы, и при возникновении аварийной ситуации останавливает генератор и сигнализирует о неисправности низким уровнем на выходе /FAULT. Для защиты от перегрузки выхода используется датчик на основе внешнего токоизмерительного резистора. С помощью встроенного таймера можно устанавливать требуемые времена перезапуска и восстановления после перегрузки. Для снижения рассеиваемой мощности и повышения КПД предусмотрен вывод EXTV_CC, к которому можно подключать любой доступный источник c более низким напряжением, не превышающим 40 В. Микросхема гарантирует точность стабилизации выходного напряжения ±1% во всем диапазоне рабочих температур, имеет вывод тактового сигнала для параллельного включения нескольких контроллеров и выход сигнала «Питание в норме». В LTC7821 интегрированы цепи защиты от коротких замыканий и блокировки при пониженном входном напряжении. Кроме того, следует отметить монотонный характер нарастания выходного напряжения при запуске преобразователя, а также наличие дополнительного входа внешнего источника опорного напряжения и внутренней схемы балансировки конденсаторов.

Зависимость КПД от входного напряжения при выходном напряжении 12 В.

LTC7821 выпускается в корпусе QFN-32 размером 5 мм × 5 мм. Доступны версии для расширенного и промышленного диапазонов температур от –40 до 125 °C.

Сводка основных характеристик LTC7821

• Широкий диапазон выходных напряжений от 10 В до 72 В (абсолютный максимум 80 В);
• Диапазон выходных напряжений от 0.9 В до 33.5 В;
• Сокращение размеров решения до 50%;
• Мягкое переключение для снижения уровня излучаемых помех и уменьшения нагрузки на MOSFET;
• КПД до 97% на частоте 500 кГц;
• Тактовый генератор 200 кГц … 1.5 МГц с ФАПЧ;
• Выход тактового сигнала для поддержки многофазного режима;
• Четыре мощных драйвера N-канальных MOSFET;
• Контроль входного тока и защита от перегрузки;
• Защита от коротких замыканий с программируемым таймером и восстановлением;
• Выходной сигнал «Питание в норме».

Цена и доступность

Микросхемы LTC7821 выпускаются серийно и в партиях из 1000 приборов продаются по ценам, начинающимся от $5.20 за штуку.