Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  

06-01-2019

Высокоэффективный синхронный понижающий регулятор с Rail-to-Rail выходом и двунаправленным током

Linear Technology » LTC3623, LTC6908-1

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

Высокоэффективный понижающий регулятор 12 В/3.3 В с программируемым источником опорного напряжения, работающий на частоте 1 МГц.
Рисунок 1. Высокоэффективный понижающий регулятор 12 В/3.3 В с программируемым
источником опорного напряжения, работающий на частоте 1 МГц.
 
В простейшем случае шина питания создается с помощью одного резистора и стабилитрона.
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.

Отклик на скачок тока нагрузки от 0 А до 5 А в схеме на Рисунке 1.
Рисунок 3. Отклик на скачок тока нагрузки от 0 А
до 5 А в схеме на Рисунке 1.

Двухфазная схема позволяет увеличить выходной ток

Двухфазный понижающий преобразователь 12 В/1 В с выходным током ±10 А.
Рисунок 4. Двухфазный понижающий преобразователь 12 В/1 В
с выходным током ±10 А.
 
КПД и потери мощности в схеме на Рисунке 4.
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.

Термограмма ведущей микросхемы в схеме на Рисунке 4 при токе 10 А  и естественном охлаждении. (Температура окружающей среды 25 °C,  температура перегрева 38 °C).
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.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: High Efficiency, 15V Rail-to-Rail Output Synchronous Step-Down Regulator Can Source or Sink 5A

ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
ЭлитанAnalog DevicesLTC3623IUDD396 руб.
ДКО ЭлектронщикLinear TechnologyLTC3623IUDD#PBFпо запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Рекомендуемые публикации по теме:
Новости  »
Компания Fairchild Semiconductor представила высокоэффективный синхронный понижающий DC/DC конвертер.
Форум  »
LTC1736- 5-разрядный синхронный понижающий регулятор
Схемы  »
Высокоэффективный 100-миллиамперный синхронный понижающий преобразователь с диапазоном входных напряжений от 4 В до 150 В
Новости  »
Высокоэффективный двухканальный синхронный понижающий преобразователь Analog Devices работает на частоте до 4 МГц
Новости  »
Maxim представляет понижающий DC/DC-регулятор MAX17083 со встроенным силовым ключом

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Гетероструктурные транзисторы CoolGaN – преимущества и особенности управления
Новое семейство микроконтроллеров STM32G0
Срезы ↓
Новая Инженерная Школа
Новая Инженерная Школа
Курсы и семинары для инженеров, технологов, разработчиков и конструкторов предприятий приборостроения.
Рейтинг@Mail.ru