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低 DCR 检测电流形式控制器比电压形式控制器有更多优势

背景信息最新一代微处理器和数字信号处理器(DSP)需要以更低的工作电压提供更大的电流,因此使电流检测元件的电阻尽可能小以最大限度地降低电源传导损耗变得更加重要。然而,低电阻电流检测元件产生的斜坡电压较

布景信息

最新一代微处理器和数字信号处理器 (DSP) 需求以更低的作业电压供给更大的电流,因而使电流检测元件的电阻尽或许小以最大极限地下降电源传导损耗变得愈加重要。但是,低电阻电流检测元件发生的斜坡电压较低,这在运用电流形式操控器时,不利于安稳运转。低斜坡电压导致选用电流形式操控办法的开关电源有明显颤动,在许多运用中,开关电源或许变得不安稳。因而,一般由电压形式操控器取而代之,虽然电压形式操控器也有不足之处,并或许呈现牢靠性问题。

虽然如此,选用电流形式操控办法的开关电源与电压形式操控器比较仍有以下几项优势:

1. 牢靠性更高,快速、逐周期电流检测适用于输出短路和过载维护。选用电压形式操控办法的电源对过流状况的呼应较慢,在有些运用中或许导致毛病。

2. 简略和牢靠的反应环路补偿,电源悉数选用陶瓷输出电容器也能够安稳,有助于组成尺度更小的处理方案。

3. 在大电流多相规划中易于完成精确的均流。

4. 更快的瞬态呼应。

不过,就大电流输出 (一般高于 10A) 而言,DCR 很小的电感器不能发生足够高的电压斜坡信号,不能使电流形式操控器在所有作业条件下都安稳。因而,电压形式操控器一向运用到现在!

凌力尔特最新推出的 LTC3774 是一款电流形式双输出 DC/DC 降压型操控器,该器材能够检测十分低的斜坡电压,并坚持杰出的安稳性。这款操控器供给真实的电流形式操控,可与 DC 电阻低于 1mΩ 的电感器一同运用,并依然坚持安稳性。曩昔,当选用电流形式操控办法时,电感器的 DCR 有必要远高于 1mΩ。由于电感器中的功耗,所以这种较高的 DCR 约束了最大输出电流,其一般状况下低于 10A。

低 DCR 检测电流形式操控器

LTC3774 是一款电流形式双输出同步降压型 DC/DC 操控器,经过进步电流检测信号,答应运用 DC 电阻 (DCR) 十分小的功率电感器。能够运用 DCR 低至 0.2mΩ 的功率电感器,以在大电流运用中,最大极限地进步转换器功率,使其高达 95%,并进步功率密度,下降输出纹波电压。这种全新 DCR 检测办法还能下降一般与小 DCR 电阻运用有关的开关颤动。DCR 温度补偿在很宽的温度范围内坚持稳定和精确的限流门限。

LTC3774 与 Power Block、DrMOS 等外部功率链器材以及分立式 N 沟道 MOSFET 和有关的极驱动器一同运用,答应灵敏的规划装备。LTC3774 在 4.5V 至 38V 输入电压范围内作业,发生 0.6V 至 3.5V 的固定输出电压。能够并联的相位多达 12 个,并且能够选用不同相的时钟,以最大极限地下降输入和输出滤波要求,满意十分高的电流要求 (高达 360A)。

LTC3774 供给 200kHz 至 1.2MHz 可选固定作业频率,也可同步至一个外部时钟。双差分放大器对两个输出电压供给真实的远端输出电压检测。其可调电流约束可装备为合适十分低的 10mV 至 30mV 检测电压,以最大极限降低功耗

典型运用

为在 DCR 值十分低的状况下运用,LTC3774 运用了全新办法进行规划和优化,以将检测信号的噪声灵敏度下降 14dB。DCR 检测正变得日益盛行,由于这种办法不运用贵重的电流检测电阻器,并且能效更高,特别是在大电流运用中。但是,跟着 DCR 值降至低于 1mΩ,信噪比会变得很低,电流检测难以进行。LTC3774 选用专有办法处理了这个问题。大体上,外部元件挑选由负载要求主导,从挑选 DCR 和电感器值开端。接下来挑选功率 MOSFET,终究挑选输入和输出电容器。

在图 1 所示的原理图中,LTC3774 与作为功率链器材的 DrMOS 一同运用。DrMOS 包含功率 MOSFET 和栅极驱动器,这能够简化电路、减轻热规划担负并有助于构成更紧凑的处理方案。这个电路以标称 12V 输入作业,在电流高达 60A 时发生 1.5V 输出。运用一个 DCR = 0.32mΩ 的电感器以最大极限地将功率进步到 90% 以上,如图 2 所示。


图 1:LTC3774 典型运用原理图 (12VIN 至 1.5VOUT/60A)

图 2:图 1 所示的 LTC3774 电路中每相之功率曲线

在低负载电流时,LTC3774 能够进入高功率突发形式 (Burst Mode®)、稳定频率脉冲跳动形式或强制接连传导形式。当装备为突发形式作业并在轻负载状况下,转换器将突发发生几个脉冲,以坚持输出电容器上的充电电压。然后关断转换器,进入休眠形式,这时大多数内部电路都关断。输出电容器供给负载电流,当输出电容器上的电压降至所设定的值时,转换器重新启动,然后供给更大的电流以弥补充电电压。这种办法明显地进步了轻负载功率。

LTC3774 选用稳定频率峰值电流形式操控架构。这种架构在电源相位之间保证逐周期峰值电流约束和均流。该器材共同的架构进步了电流检测电路的信噪比,因而特别适用于低电压、大电流电源。信噪比的进步能够最大极限地下降开关噪声引起的颤动,这种颤动或许引起信号过错。与规范电流形式操控器比较,该器材可将最严峻的开关颤动下降 60%。

此外,LTC3774 包含两个电流检测引脚 (SNSD+ 和 SNSA+),以收集并在内部处理斜坡信号,针对低压检测信号供给 14dB 信噪比改善。限流门限是电感器峰值电流及其 DCR 值的函数,能够在 10mV 至 30mV 内以 5mV 步进精确设定。在整个温度范围内,器材至器材的限流差错仅为 1mV,然后保证杰出的精确度。

在需求电感器 DCR 值或检测电阻器较大的运用中,经过将 SNSD+ 引脚短接至地来制止该引脚,LTC3774 能够像任何典型电流形式操控器相同装备。RC 滤波器可用来检测输出电感器信号。假如运用 RC 滤波器,那么其时间常数 R • C 可设定为等于输出电感器的 L/DCR。在这类运用中,电流约束一般是规则电流检测值的 5 倍。

快速瞬态呼应

图 3 显现的是,用图 1 所示电路测验时,15A 至 30A 阶跃负载的输出电压瞬态呼应。输出电压在不到 50µs 时间内康复,与标称电压的最大误差仅为 75mV。

图 3:LTC3774 在 15A 至 30A 阶跃负载时的瞬态呼应

定论

LTC3774 答应运用 DCR 值十分低的电流检测元件,以在大电流运用中进步功率。其电流形式操控办法与电压形式操控器比较有许多优势,包含高牢靠性、快速逐周期电流检测、简略的反应环路补偿、快速瞬态呼应和答应运用全陶瓷%&&&&&%器以规划尺度最小的处理方案。LTC3774 十分适用于需求高功率和高牢靠性的低压、大电流降压型转换器运用。LTC3774 是负载点计算机和电信体系、工业和医疗仪器、以及 DC 配电体系的抱负挑选。终究,电源规划师可具有一个选用最佳电流和电压形式操控办法的操控器了。

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