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高电流功率转换解决方案
发布时间:2017-02-23 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]ltc3731采用了逐级递减（stage sheddingtm）操作,该操作模式可在轻负载条件下提升效率,见图3。在逐级递减模式中,第二相在轻负载时被关断,从而使轻载开关损耗减半。如果负载进一步降低,则不允许电感器电流发生反向,开关频率电感耦合最低可降至维持调节状态所需的水平,同时保持了很高的效率。
瞬态响应当今的电源设计常常同时需要高降压比和快速动态响应。通过增加输出纹波频率(因而最大限度地减小了输出电感器和滤波器的数值),polyphase 转换器能够实现绝佳的瞬态响应。此外,高速工艺还可实现控制器动态范围的扩展。例如：传统的恒定频率控制器的最小接通时间为几百纳秒(ns),而 ltc3709则实现了85ns(典型值)的最小ton,以获得出色的动态响应特性。同样,ltc3708独特的无时钟延迟操作方式也可实现非常快速的负载瞬态响应、允许采用极少的输出电容器、并缩减了解决方案的成本和板级空间。
低功率polyphase升压应用诸如ltc3425等单片式polyphase升压型转换器能够提供超过12w的输出功率,而且,与相似的单相升压型转换器相比,其外形尺寸更小、效率更高、更加扁平、输出纹波也更低。这些器件适合各种输入电压应用,从1~4.5v不等。输出电压范围为2.4~5.25v,峰值电流能力为5a。
高频（每相高达2mhz）四相架构（就像ltc3425所采用的那样）允许使用若干个小巧、低成本的电感器（而不是一个庞大笨重的电感器）,而且所需的输出滤波器电容比等效的单相电路小得多,这是由于有效输出纹波频率高达8mhz所致。此外,所有需要的功率mosfet均被制作在芯片上。对于空间受限的电路板、负载点稳压器以及要求采用扁平组件的便携式设备来说,这是很理想的选择。
易用性设计多相转换器与设计传统的单相升压型转换器并没有什么不同。所有的电源开关都是内置的,因此四相操作是透明的。所有4个相位的电流限值和开关频率均由一个电阻器来设置,这与单相电感器英文设计是相同的。输出电压的设定以及环路的补偿与其他的常见设计也并无差别。ltc还在其网站上提供了免费下载的综合性 cad和spice工具,用于为更加复杂的仿真提供帮助。
ltc3425的同步四相架构在很宽的负载范围内实现了高效率,并允许采用扁平组件,见图4。3/4的输出纹波电流降幅令其能够采用小型、成本较低的陶瓷电容器来实现非常低的输出电压纹波。对于那些对噪声敏感的应用,用户能够在自动差模电感器或手动突发模式操作之间以及脉冲跳跃模式或强制连续导通模式之间进行选择。所有这些功能以及输出断接、软起动、1 a停机电流、抗振铃控制、热停机、一个缓冲基准输出和一个电源良好输出均被集成在一个小外形（5mm x 5mm）的耐热增强型qfn封装。
许多便携式应用对组件的高度都有严格的限制。对于功率转换器来说,这将会是一个难题,因为在那些高度最大的组件当中,往往都包括电感器和滤波电容器。四相架构是这些应用的理想选择,即使在组件高度仅1.55mm、占板面积为3.2mm 2.5mm的情况下也不例外。一个完整的5w功率转换器可以安装在20mm 16mm的空间之内。
图5给出了一款采用ltc3425来实现从两节镍镉电一体电感池或镍氢电池至3.3v升压的典型应用电路。该设计能够在每相1mhz的开关频率条件下以高达94% 的效率来提供2a以上的负载电流（4mhz输出纹波频率）。最大组件高度仅2.05mm,并在一个非常宽的负载范围内保持了高效率。
该实例的一个重要的特点是可编程自动突发模式操作,它使得用户能够设一体电感定转换器进入突发模式操作的负载一体电感器电流,从而提升了轻负载条件下的效率。对于不能够由主机来对操作模式进行手动控制的系统而言,这是很理想的。由于突发模式电路监视的是平均输出电流（而不是峰值电感器电流）,因此模式门限将不受输入电压波动的影响。在本例中,由r4将突发模式门限设定为100ma。当平均负载电流降至100ma以下时,器件将进入突发模式操作,当负载电流再次增加时,器件将退出突发模式操作并返回固定频率操作。电容器c3用于滤除burst引脚上的开关纹波。基于AS3645的LED闪光驱动设计方案Austriamicrosystems公司的AS3645是超小型高效单/双路LED闪光驱动器,它的DC/DC升压转换器工作频率高达2MHz,具有软起动功能,闪光停止,过压,超稳,欠压和LED短路保护功
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