四相電源可在纖巧的占板面積內(nèi)提供 120A 并具有旨在實(shí)現(xiàn)高效率的超低 DCR 檢測功能
LTC3875 是一款功能豐富的雙路輸出同步降壓型控制器，其可滿足新式高速、大容量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、電信系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備和 DC 配電系統(tǒng)對功率密度的要求。LTC3875 采用 6mm x 6mm 40 引腳 QFN 封裝，具備可靠的電流模式控制、超低 DCR 檢測和強(qiáng)大的集成型驅(qū)動器，提供了高效率�？梢园讯鄠�(gè) LTC3875 并聯(lián)起來以提供較高的電流，也可將其與 LTC3874 組合使用以在較小的占板面積內(nèi)提供相同的性能。
LTC3874 是一款小占板面積 (4mm x 5mm QFN 封裝)、雙路多相 (PolyPhase®) 電流模式同步降壓型從屬控制器 (相位擴(kuò)展器)。當(dāng)與一個(gè)伙伴主控制器 (比如：LTC3875) 配對使用時(shí)，該器件適合于高電流、多相應(yīng)用。LTC3874 能夠使用具 mΩ 以下DC 電阻的功率電感器來優(yōu)化效率。針對系統(tǒng)故障的即時(shí)響應(yīng)能力保證了整體解決方案的可靠性。
采用并聯(lián) LTC3875 的 1V VOUT、120A 轉(zhuǎn)換器
LTC3875 可容易地配置為兩相、單輸出操作以提供高電流輸出。該設(shè)計(jì)能夠利用更多的轉(zhuǎn)換器和并聯(lián)相位實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展以提供甚至更高的電流。圖 1 示出了一款采用兩個(gè) LTC3875 的 4.5V 至 14V 輸入、單輸出應(yīng)用電路原理圖。LTC3875 的四個(gè)通道以 90° 相移工作，從而降低了輸入 RMS 電流紋波并減小了所需的電容器尺寸。每相具有一個(gè)上管和一個(gè)下管，可支持 30A 的輸出電流。
圖 1：一款單輸出、四相 (1.0V/120A) 轉(zhuǎn)換器
LTC3875 采用一種獨(dú)特的電流檢測架構(gòu)以提高其信噪比，從而能夠通過 DCR 非常低 (1mΩ 或更低) 的電感器提供小檢測信號，實(shí)現(xiàn)電流模式控制。因此，效率得到了極大的提高，抖動也降低了。電流模式控制實(shí)現(xiàn)了快速逐周期限流、均流和簡易的反饋補(bǔ)償。
通過仔細(xì)的 PCB 布局，LTC3875 可檢測低至 0.2mΩ 的 DCR 值。LTC3875 采用兩個(gè)正檢測引腳 SNSD+ 和 SNSA+ 來獲取信號。SNSD+ 端的濾波器時(shí)間常數(shù)應(yīng)該與輸出電感器的 L/DCR 匹配，而 SNSA+ 端的濾波器帶寬則應(yīng)是 SNSD+ 端濾波器的 5 倍。此外，還可以使用一個(gè)額外的溫度補(bǔ)償電路，以在很寬的溫度范圍和 DCR 變化范圍內(nèi)確保準(zhǔn)確的電流限制。
效率可以利用一個(gè)超低 DCR 電感器獲得優(yōu)化。如圖 2 所示，當(dāng)以強(qiáng)制連續(xù)導(dǎo)通模式 (CCM) 工作時(shí)，解決方案總體效率在 12V 輸入和 1.0V/120A 輸出時(shí)為 87.1%。如圖 3 所示，在 200 LFM 氣流條件下，熱點(diǎn) (下管) 溫升為 58.1°C，這時(shí)環(huán)境溫度約為 25°C。
四個(gè)通道之間的 DC 均流情況示于圖 4。當(dāng)使用一個(gè) 0.32mΩ DCR 電感器時(shí)，滿負(fù)載條件下的差異約為 2.0A (±3.5%)。
圖 2：圖 1 所示電路的效率
圖 3：四通道穩(wěn)壓器的熱掃描
圖 4：DC 均流在四個(gè)通道之間實(shí)現(xiàn)了平衡，即使在電流負(fù)載非常高的情況下也不例外
在可供替換的 1V、120A 轉(zhuǎn)換器中，LTC3874 從屬控制器縮減了解決方案尺寸和組件數(shù)目
圖 5 示出了圖 1 中所示的 4.5V 至 14V 輸入、單輸出應(yīng)用電路的一款替代方案，在此方案中采用了一個(gè) LTC3875 和一個(gè) LTC3874。LTC3874 相位擴(kuò)展器起一個(gè)從屬控制器的作用，但其可支持所有的可編程特性和故障保護(hù)功能。
lLTC3875 和 LTC3874 的 ITH 引腳相連以實(shí)現(xiàn)均流
lLTC3875 的 CLKOUT 引腳連接至 LTC3874 的 SYNC 引腳以實(shí)現(xiàn)開關(guān)頻率的同步
lLTC3874 的 MODE 引腳連接至 PGOOD，這允許在啟動周期中執(zhí)行針對預(yù)偏置負(fù)載條件下的 DCM 操作
lLTC3874 的 FAULT 引腳被上拉至 INTVCC 引腳，并通過一個(gè)受控于 TK/SS 引腳電壓的 MOSFET 連接至 LTC3875 的 PGOOD 引腳。當(dāng) PGOOD 引腳由于某種故障而被拉至低電平時(shí)，LTC3874 可出于保護(hù)目的把兩個(gè)通道全部關(guān)斷
即使在采用來自一個(gè) DCR 低于 1mΩ 的電感器之檢測信號時(shí)，LTC3874 的電流模式控制也是準(zhǔn)確，這一點(diǎn)和 LTC3875 是相似的。與主控器 LTC3875 相比，LTC3874 簡化了引出腳配置，并且只采用了一組用于 DCR 電流檢測的 RC 組件。RC 濾波器的濾波器時(shí)間常數(shù)應(yīng)具有一個(gè) 5 倍于輸出電感器之 L/DCR 的帶寬。
該解決方案的總體效率和熱性能與采用兩個(gè) LTC3875 的解決方案是很近似。四個(gè)通道之間的 DC 均流是準(zhǔn)確的。當(dāng)使用一個(gè) 0.32mΩ DCR 電感器時(shí)，滿負(fù)載條件下的差異約為 1.6A。
圖 5：采用 LTC3875 和 LTC3874 的單輸出、四相 (1.0V/120A) 轉(zhuǎn)換器
結(jié)論
LTC3875 在其小巧的 6mm x 6mm 40 引腳 QFN 封裝中提供了一個(gè)超大的特性集。該器件具備可靠的電流模式控制、超低 DCR 檢測和強(qiáng)大的集成型驅(qū)動器，提供了高效率。跟蹤、多芯片工作和外部同步能力等使其功能庫更趨豐富。此外，當(dāng)與 LTC3875 配對使用時(shí)，從屬控制器 LTC3874 還可提供一款占板面積更小的解決方案。LTC3875 和 LTC3874 是大電流應(yīng)用的理想選擇，例如：電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、工業(yè)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用等。
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