从60 V到0.8 V的高度可配置多输出级联降压转换器
日期：2023-11-19
作者：ADI模拟器件高级应用工程师Michael Shriver
LTC372是一种高度集成的直流-直流转换器解决方案，适用于汽车、电信、工业和其他需要从高达60 V的输入电压中获得多个低压轨的应用。LTC372在其热增强48引线、7 mm×7 mm封装内包含高压和低压转换器系统。高压（HV）降压控制器可以将高达60V的输入电压逐步降低到引脚编程的5V或3.3V。然后，该5V或3.3 V输出用于向LTC372的可配置、多输出、多相低压（LV）单片降压稳压器馈电。
LTC372的这个低电压部分由8个1A的可并联功率级组成。这些级可以以多种方式布置，以提供两个、三个或四个通道，每个通道由一到四个级组成，这取决于每个通道的负载要求。如图1所示，通过将位设置在C3、C2和C1，可以实现多达八种不同的配置。这种级别的灵活性允许设计者使用一个IC实现各种各样的设计，只需最少数量的外部组件和较小的总体占位面积。此外，每个通道的输出可以设置为从0.8V到LVIN。开关频率范围为1MHz至3MHz。
.jpg)
图1：LTC372转换器的框图
HV控制器驱动外部N沟道MOSFET，并在4.5V至60V的输入电压范围内工作。根据元件选择和布局，高压转换器可以支持超过20A的负载电流。这足以满足低压稳压器以及高压输出的系统负载的需求。在只有HV控制器打开并提供5V的情况下，无负载Burst Mode®IQ为15μA，在轻负载下产生高效率。内部时钟分频器将高压转换器的开关频率设置为低压频率的1/6。
45 W，5输出，从6 V到60 V输入的紧凑型转换器
图1和图2分别显示了基于LTC372的解决方案的框图和示意图。其低压稳压器部分从高压转换器的5 V输出（标记为VOUT(HV)）以2 MHz的开关频率提供3 A时1.0 V、1 A时3.3 V、2 A时1.8 V和2 A时2.5 V的输出。5 V高压轨以330 kHz的开关频率向系统提供6.5 A，向低压稳压器的输入提供3.5 A。高压转换器的输入电压范围为6 V至60 V。该转换器可由多种电源供电，包括浪涌高达60 V的12 V汽车电池、48 V电信或汽车电池或离线电源。LV稳压器的高集成度和2 MHz的开关频率使该解决方案能够适应2.2 in2的占位面积。.jpg)
图2：LTC372转换器带有为ABC-D-EF-GH配置设置的低压稳压器。其框图如图1所示。
如图1和图2所示，通过将引脚C3和C2设置为低电平，将引脚C1设置为高电平，并将适当的SW节点连接在一起，为ABC-D-EF-GH配置设置了低压稳压器。通过并联足够的1A功率级以满足最大负载要求（而不是更多），效率在50%左右达到峰值，这是典型的持续负载。增加更多的级会导致更高满载效率，但在中等负载时效率较低。例如，如果1.8 V/2 A低压轨由四个并联功率级而不是两个功率级构成，则FCM中50%或更低的负载的效率会更低，见图3。当选择突发模式操作时，在广泛的负载范围内效率保持较高。对于1mA及以上的负载电流，1.8V/2A轨的效率为82.2%及更高。
.jpg)
图3：低压稳压器的效率如图2所示
LTC3372 HV强栅极驱动器为高压5 V轨提供了在12 V输入时94.6%的满载效率和在48 V输入时90.9%的满载效率——见图4。在选择突发模式操作的情况下，对于1 mA的负载和12 V的输入，效率为90.1%。
.jpg)
图4：高压转换器的效率如图2所示
小封装中的高集成度
LTC372采用热增强48引脚、7 mm×7 mm封装。LTC372的附加功能包括：PLL/MODE引脚，用于将控制器同步到外部时钟或编程强制连续模式、突发模式操作或不连续模式（仅HV）的轻负载操作模式；看门狗输入和输出；TEMP引脚，用于监测模具温度；用于所述HV转换器的PGOOD引脚；用于LV调节器的RSTB引脚，等等。结论
LTC372为设计者提供了一种灵活、高度集成的解决方案，用于从高输入电压提供多个输出。其高压转换器可以从高达60 V的输入电压中提供5 V或3.3 V的输出。从这个中间轨，单片低压稳压器可以提供多达四个输出，最大输出电流范围从1A到4A，电压低至0.8 V。www.analog.com
推荐行业新闻更多
