Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентябрь 2018
Timothy Kozono, Linear Technology
Design Note 560
Введение
Монолитный синхронный понижающий регулятор LTC3623 способен обеспечивать нагрузку непрерывным втекающим или вытекающим током до 5 А при входном напряжении от 4 В до 15 В. В компактном корпусе QFN размером 3 мм × 5 мм реализовано множество оригинальных решений, включая архитектуру Silent Switcher, снижающую уровень создаваемых помех, компенсацию падения выходного напряжения на кабеле и программирование выходного напряжения одним резистором. Архитектура с постоянной рабочей частотой и управляемым временем включения гарантирует быструю реакцию на переходные процессы в нагрузке и на входе, даже в высокочастотных приложениях с малыми коэффициентами заполнения. Частота переключения устройства может находиться в диапазоне от 400 кГц до 4 МГц. В сочетании с большим набором защитных и контрольных функций это позволяет создавать компактные и надежные решения. Возможность стабилизации выходного напряжения, равного входному, наличие выбора между режимами непрерывной или прерывистой проводимости и потребляемый в режиме останова ток менее 1 мкА делают этот регулятор подходящим для широкого круга приложений.
Напряжение внутреннего опорного источника устанавливается одним внешним резистором. Регулируемое внутреннее опорное напряжение определяет величину выходного напряжения и позволяет устройству стабилизировать напряжение от нуля до значения, равного входному напряжению. Благодаря способности отдавать в нагрузку втекающий или вытекающий ток 5 А, микросхема быстро переключает выходное напряжение в любом направлении. Сигнал схемы контроля выходного тока может использоваться для компенсации падения напряжения на сопротивлении проводов путем увеличения опорного напряжения.
Понижающий регулятор с выходным напряжением 3.3 В и рабочей частотой 1 МГц
 |
||
| Рисунок 1. | Высокоэффективный понижающий регулятор 12 В/3.3 В с программируемым источником опорного напряжения, работающий на частоте 1 МГц. |
|
 |
||
| Рисунок 2. | КПД и потери мощности в схеме на Рисунке 1 в режимах непрерывной (CCM) и прерывистой (DCM) проводимости. |
|
На Рисунке 1 изображена полная схема высокоэффективного преобразователя 12 В/3.3 В. Компактный корпус микросхемы LTC3623 содержит синхронный MOSFET ключ нижнего плеча с сопротивлением открытого канала 30 мОм и синхронный MOSFET ключ верхнего плеча с сопротивлением канала 60 мОм, обеспечивающие высокий КПД и минимальные тепловые потери. На Рисунке 2 показаны зависимости КПД и потерь мощности от тока нагрузки в режимах непрерывной и прерывистой проводимости. Режим прерывистой проводимости существенно улучшает КПД при легких нагрузках, незначительно увеличивая уровень пульсаций выходного напряжения. На Рисунке 3 показана реакция схемы на скачок нагрузки при выходной емкости всего 330 мкФ.
 |
||
| Рисунок 3. | Отклик на скачок тока нагрузки от 0 А до 5 А в схеме на Рисунке 1. |
|
Двухфазная схема позволяет увеличить выходной ток
 |
||
| Рисунок 4. | Двухфазный понижающий преобразователь 12 В/1 В с выходным током ±10 А. |
|
 |
||
| Рисунок 5. | КПД и потери мощности в схеме на Рисунке 4. | |
На Рисунке 4 представлена полная схема двухфазного преобразователя с частотой переключения 1 МГц, преобразующего входное напряжение 12 В в выходное напряжение 1 В при втекающем или вытекающем токе до 10 А. Фазы, синхронизируемые генератором LTC6908-1, для снижения пульсаций выходного напряжения сдвинуты на 180°. Зависимости КПД и потерь мощности от тока нагрузки для всей системы показаны на Рисунке 5. Низкое тепловое сопротивление корпуса микросхемы LTC3623 позволяет использовать для отвода тепла печатную плату. Термограмма платы изображена на Рисунке 6. Как видно из Рисунка 5, при выходном токе 10 А каждая фаза рассеивает 1.8 Вт, что приводит к повышению температуры кристалла до 63 °C при температуре окружающей среды 25 °C и нулевой скорости обдува.
 |
||
| Рисунок 6. | Термограмма ведущей микросхемы в схеме на Рисунке 4 при токе 10 А и естественном охлаждении. (Температура окружающей среды 25 °C, температура перегрева 38 °C). |
|
Заключение
Понижающий регулятор LTC3623 позволяет создавать компактные локализованные к нагрузке решения, отдающие в нагрузку втекающий или вытекающий ток до 5 А. Выходную мощность легко увеличить путем параллельного соединения устройств, что дополнительно позволит распределить выделение тепла и снизить выходные пульсации. Проблемы рассеивания тепла минимизируются низким тепловым сопротивлением и высоким КПД LTC3623. Обширный набор программируемых функций LTC3623 удовлетворяет требованиям широкого спектра приложений.
Купить LTC3623 на РадиоЛоцман.Цены
