先进电源的简易设计路径
日期：2023-05-16
作者：Victor Khasiev，ADI高级应用工程师
LTC7803的另一个优点是它能够与外部时钟同步，以避免由主机系统中不同频率的相互作用引起的干扰问题。跳线JP2、FREQ SET允许在固定频率、与外部时钟同步或扩展频率操作之间进行选择。请注意，如果选择了突发模式（MODE引脚连接到GND）并且同步处于活动状态（PLLIN/Spread引脚上的时钟脉冲），则控制器在FCM模式中运行。从实用角度来看，在这种情况下最好使用脉冲跳过模式。脉冲跳过模式（MODE引脚通过100 kΩ 电阻器连接到INTVCC）在轻负载下提供比FCM模式更好的效率。
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图1：基于LTC7803的转换器电路原理图，VIN为5 V至38 V，VOUT为3.3 V，电流为20 A
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图2：脉冲跳过和突发模式操作中的转换器效率
用于LTC7803评估的DC2834A演示板，如图3所示。图4显示了DC2834在满载时的热图像。
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图3：DC2834A演示板
扩频操作是LTC7803的一个非常重要的优点。这一特征显著降低了转换器的辐射和传导噪声，并显著简化了整个系统对EMI标准的遵从。图5比较了CISPR 25 5级限值中有扩频操作和无扩频操作的两次传导EMI扫描。
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图4：20 A时VIN为12 V、VOUT为3.3 V的转换器热图像，来自无气流的自然对流冷却
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图5：在CISPR 25 Class 5限制中，启用和禁用扩频操作（固定频率）的传导EMI扫描
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引言
LTC7803是ADI公司为简化高性能电源的设计而开发的同步降压控制器。该控制器的主要特征是集成的低阻抗栅极驱动器，能够切换N沟道MOSFET，有助于降低转换器的整体成本并提高效率；极低的工作静态电流（5µA）；40V宽输入/输出电压范围；从100kHz到3MHz的非常高范围的可编程开关频率；用于进一步提高效率的检流电阻器或DCR检流；以及100%的占空比。另一个功能是扩频（Spread Spectrum®）操作。LTC7803将开关频率调制在±15%的范围内，简化了EMI兼容性并降低了EMI滤波器的成本。电路原理图和功能
降压转换器的电路原理图如图1所示。输入轨范围从5 V到38 V，该转换器输出3.3 V/20A。电源路径包括MOSFET Q1到Q4、电感器L1和输入/输出滤波电容器。MODE引脚和跳线JP1可选择强制连续导通（FCM）、脉冲跳过（pulse skipping）或突发模式（Burst Mode®）操作。每种操作模式都有优点和缺点。在FCM中，整个输出电流范围内的低输出纹波是以轻负载下的效率为代价的。突发模式在轻负载或无负载时提供极高的效率，但在轻负载时提供更高的输出电压纹波。LTC7803的另一个优点是它能够与外部时钟同步，以避免由主机系统中不同频率的相互作用引起的干扰问题。跳线JP2、FREQ SET允许在固定频率、与外部时钟同步或扩展频率操作之间进行选择。请注意，如果选择了突发模式（MODE引脚连接到GND）并且同步处于活动状态（PLLIN/Spread引脚上的时钟脉冲），则控制器在FCM模式中运行。从实用角度来看，在这种情况下最好使用脉冲跳过模式。脉冲跳过模式（MODE引脚通过100 kΩ 电阻器连接到INTVCC）在轻负载下提供比FCM模式更好的效率。
图1：基于LTC7803的转换器电路原理图，VIN为5 V至38 V，VOUT为3.3 V，电流为20 A
效率和扩频操作
图2显示了具有不同输入电压的突发模式下转换器的效率。图2：脉冲跳过和突发模式操作中的转换器效率
用于LTC7803评估的DC2834A演示板，如图3所示。图4显示了DC2834在满载时的热图像。
图3：DC2834A演示板
扩频操作是LTC7803的一个非常重要的优点。这一特征显著降低了转换器的辐射和传导噪声，并显著简化了整个系统对EMI标准的遵从。图5比较了CISPR 25 5级限值中有扩频操作和无扩频操作的两次传导EMI扫描。
图4：20 A时VIN为12 V、VOUT为3.3 V的转换器热图像，来自无气流的自然对流冷却
图5：在CISPR 25 Class 5限制中，启用和禁用扩频操作（固定频率）的传导EMI扫描
结论
低IQ同步降压控制器LTC7803显著简化了高效功率转换器的设计。它能够在宽范围的输入/输出电压下工作，并具有最佳的瞬态响应。LTC7803提供了极其重要的功能，如突发模式和扩频操作，以进一步提高效率并符合EMI标准。www.analog.com
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