【導(dǎo)讀】LTC3372是一款高度集成的DC-DC轉(zhuǎn)換器解決方案，適合汽車、電信、工業(yè)以及其他需要從高達(dá)60 V的輸入電壓獲得多個(gè)低電壓軌的應(yīng)用。LTC3372包含高壓和低壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，采用散熱增強(qiáng)型48引腳7 mm × 7 mm封裝。高壓(HV)降壓控制器可從高達(dá)60 V的輸入電壓降至引腳編程的5 V或3.3 V。然后，利用該5 V或3.3 V輸出為LTC3372的可配置、多輸出、多相低壓(LV)單片降壓穩(wěn)壓器供電。
LTC3372的低壓部分由8個(gè)1 A可并聯(lián)功率級(jí)組成。這些功率級(jí)可采用多種方式配置，以提供2、3或4個(gè)通道，根據(jù)每個(gè)通道的負(fù)載要求，每個(gè)通道可包含1至4個(gè)功率級(jí)。如圖1所示，通過設(shè)置C3、C2和C1的位，可實(shí)現(xiàn)多達(dá)8種不同的配置。因此設(shè)計(jì)人員可將一款I(lǐng)C靈活用于多種設(shè)計(jì)，盡可能地減少外部組件數(shù)量，同時(shí)縮小整體尺寸。此外，每個(gè)通道的輸出可在0.8 V至LV IN 范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置。開關(guān)頻率范圍為1 MHz至3 MHz。
圖1. LTC3372轉(zhuǎn)換器方框圖。
高壓控制器驅(qū)動(dòng)外部N溝道MOSFET，支持4.5 V至60 V工作輸入電壓范圍。根據(jù)組件選型和布局，HV轉(zhuǎn)換器可支持超過20 A的負(fù)載電流。除了基于HV輸出的系統(tǒng)負(fù)載，這足以滿足LV穩(wěn)壓器的需求。由于僅HV控制器開啟并提供5 V電壓，因此無負(fù)載突發(fā)工作模式® I Q 為15 μA，可在輕負(fù)載下實(shí)現(xiàn)高效率。內(nèi)部時(shí)鐘分頻器將HV轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率設(shè)置為LV頻率的1 / 6 。
6 V至60 V輸入電壓的緊湊型45 W、5輸出轉(zhuǎn)換器
圖1和圖2分別顯示基于LTC3372的解決方案方框圖和原理圖。其低壓穩(wěn)壓器部分可在2 MHz開關(guān)頻率下，從高壓轉(zhuǎn)換器的5 V輸出 （標(biāo)記為V OUT(HV) ）提供1.0 V（3 A時(shí)）、3.3 V（1 A時(shí)）、1.8 V（2 A時(shí)）和2.5 V（2 A時(shí)）的輸出。在330 kHz開關(guān)頻率下，5 V 高壓軌為系統(tǒng)提供6.5 A電流，為低壓穩(wěn)壓器的輸入提供3.5 A電流。高壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍為6 V至60 V。該轉(zhuǎn)換器可通過多種電源供電，包括浪涌電壓高達(dá)60 V的12 V汽車電池、48 V電信或汽車電池或離線電源。低壓穩(wěn)壓器提供高集成度和2 MHz開關(guān)頻率，因此該解決方案尺寸僅為2.2平方英寸。
圖2. 低壓穩(wěn)壓器針對(duì)ABC-D-EF-GH配置進(jìn)行設(shè)置的LTC3372轉(zhuǎn)換器。其方框圖如圖1所示。
如圖1和圖2所示，通過將引腳C3和C2設(shè)置為低電平，將引腳C1設(shè)置為高電平，并將相應(yīng)的SW節(jié)點(diǎn)連接在一起，低壓穩(wěn)壓器可針對(duì)ABC-D-EF-GH配置進(jìn)行設(shè)置。通過并聯(lián)充足的1 A功率級(jí)來滿足最大負(fù)載要求（但不超過此負(fù)載要求），在大約50%負(fù)載（典型的持續(xù)負(fù)載）時(shí)可達(dá)到效率峰值。如果添加更多級(jí)，滿載效率提高，但在中等負(fù)載時(shí)效率會(huì)降低。例如，如果1.8 V/2 A低壓軌由4個(gè)（而不是2個(gè)）并聯(lián)功率級(jí)構(gòu)建，則對(duì)于FCM中50%或更低負(fù)載的情況，效率將會(huì)更低，參見圖3。選擇突發(fā)工作模式時(shí)，在較大負(fù)載范圍內(nèi)均具有高效率。對(duì)于1 mA及更高的負(fù)載電流，1.8 V/2 A軌的效率為82.2%或更高。
圖3. 圖2中低壓穩(wěn)壓器的效率。
當(dāng)輸入電壓為12 V時(shí)，LTC3372高壓部分強(qiáng)大的柵極驅(qū)動(dòng)器為5 V高壓軌提供94.6%的滿載效率，當(dāng)輸入電壓為48 V時(shí)，提供90.9%的滿載效率，參見圖4。選擇突發(fā)工作模式時(shí)，對(duì)于1 mA負(fù)載電流和12 V輸入電壓，效率為90.1%。
圖4. 圖2中高壓轉(zhuǎn)換器的效率。
采用小型封裝實(shí)現(xiàn)高集成度
LTC3372采用散熱增強(qiáng)型48引腳7 mm × 7 mm封裝。LTC3372的其他特性包括：PLL/MODE引腳，用于將控制器與外部時(shí)鐘同步，或編程設(shè)置輕負(fù)載工作模式，即強(qiáng)制連續(xù)模式、突發(fā)工作模式或斷續(xù)模式（僅高壓），看門狗輸入和輸出，用于監(jiān)控裸片溫度的TEMP引腳，高壓轉(zhuǎn)換器的PGOOD引腳，低壓穩(wěn)壓器的RSTB引腳等等。
結(jié)論
LTC3372為設(shè)計(jì)人員提供了一種高度集成的靈活解決方案，用于從高輸入電壓提供多個(gè)輸出。其高壓轉(zhuǎn)換器可從高達(dá)60 V的輸入電壓提供5 V或3.3 V輸出。通過該中間電壓軌，單片低壓穩(wěn)壓器可提供多達(dá)4個(gè)輸出，最大輸出電流范圍為1 A至4 A，電壓低至0.8 V。
LTC3372
● HV 降壓控制器：VIN = 4.5V 至 60V，VOUT = 5V/3.3V
● LV 降壓穩(wěn)壓器：VINA-H = 2.25V 至 5.5V，VOUT1-4 ≥ 0.8V
● 8×1A LV 降壓型集成化功率級(jí)，可配置為 2 個(gè)、3 個(gè)或 4 個(gè)輸出通道
● 8 種獨(dú)特的輸出配置（每個(gè)通道 1A 至 4A）
● 低的總無負(fù)載輸入電源電流 (IQ)
● 僅限 15µA HV 控制器 (5VOUT)
● 僅限 23μA HV 控制器 (3.3VOUT)
● 33μA HV 控制器 (3.3VOUT) 外加一個(gè) LV 穩(wěn)壓器
● 每個(gè)附加 LV 穩(wěn)壓器通道 9μA
● 1MHz 至 3MHz 工作頻率（HV 在 1/6 頻率下運(yùn)行）
● 可編程或可同步至外部時(shí)鐘
● 可編程看門狗和上電復(fù)位延遲
● IC 裸片溫度監(jiān)控器輸出
● 耐熱性能增強(qiáng)型 48 引腳 7mm × 7mm QFN 封裝
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