60 V 輸入降壓轉(zhuǎn)換器，無需超級電容器或其他附加組件即可為關(guān)鍵電路供電

LTC®3649 是一款高效率、60V、4A 同步單片式降壓型穩(wěn)壓器。該穩(wěn)壓器具有可利用單個(gè)電阻器設(shè)置的輸出電壓、內(nèi)部補(bǔ)償功能，并可在寬 VOUT 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。

這款降壓型穩(wěn)壓器在 3.1V 至 60V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并提供了一個(gè)從 (VIN – 0.5V) 至地電位的可調(diào)軌至軌輸出范圍，同時(shí)可輸送高達(dá) 4A 的輸出電流。另外，開關(guān)頻率還能利用一個(gè)外部電阻器進(jìn)行調(diào)節(jié)。提供了一個(gè)用戶可選的模式輸入，以允許用戶通過犧牲紋波噪聲指標(biāo)來換取輕負(fù)載時(shí)的效率提升；突發(fā)模式操作可在輕負(fù)載條件下提供最高的效率，而強(qiáng)制連續(xù)模式則可提供低輸出紋波。MODE/SYNC 引腳還可用來使用戶能夠把開關(guān)頻率同步至一個(gè)外部時(shí)鐘。

LTC3649 的運(yùn)作采用了一種峰值電流模式架構(gòu)，其利用固有的逐周期電流限制保護(hù)特性實(shí)現(xiàn)了快速瞬態(tài)響應(yīng)。另外，它還擁有可編程輸出電流限制、電流監(jiān)視和輸入電壓調(diào)節(jié)功能。

寬 VIN 范圍：3.1V 至 60V

寬 VOUT 范圍：0V 至 (VIN – 0.5V)

可采用單個(gè)電阻器設(shè)置 VOUT

集成型 110mΩ 上管 N 溝道 / 50mΩ 下管 N 溝道 MOSFET

12VIN 和 5VOUT 時(shí)的效率達(dá) 95%

穩(wěn)定 IQ：440μA，停機(jī) IQ：18μA

在未采用檢測電阻器的情況下可提供準(zhǔn)確的電流監(jiān)視 (±4%)

準(zhǔn)確的電阻器可編程頻率 (300kHz 至 3MHz) 和 ±50% 的頻率同步范圍

準(zhǔn)確的可編程輸出電流

適合最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT) 應(yīng)用的輸入電壓調(diào)節(jié)

±0.8% 的輸出電壓準(zhǔn)確度

峰值電流模式操作

可編程導(dǎo)線壓降補(bǔ)償

突發(fā)模式 (Burst Mode®) 操作，強(qiáng)制連續(xù)模式

內(nèi)部補(bǔ)償和可編程軟起動(dòng)

過熱保護(hù)

采用耐熱性能增強(qiáng)型 28 引腳 (4mm x 5mm) QFN 和 TSSOP 封裝

LTC3649是一款單片降壓型穩(wěn)壓器，能夠在 3.1V 至 60V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，并在高達(dá) 4A 的輸出電流下有效地產(chǎn)生單個(gè)電阻器可編程輸出電壓。僅這些特性就使其成為適用于 (V IN – 0.5 V) 至地輸出電壓的引人注目的工業(yè)或汽車電源。LTC3649 的一個(gè)獨(dú)特特性是它能夠在斷電時(shí)為關(guān)鍵系統(tǒng)供電，而無需任何額外的組件。

當(dāng)主電源軌發(fā)生故障時(shí)，保持電路為關(guān)鍵系統(tǒng)供電，使它們能夠在所有可用能量丟失之前的短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行重要的內(nèi)務(wù)管理任務(wù)，例如數(shù)據(jù)保留。典型的保持解決方案采用專用控制器和大型存儲電容器，1、2，例如LTC3310和LTC3643。因此，如果關(guān)鍵電路需要大量功率和保持時(shí)間，則需要額外的成本和復(fù)雜性。但如果所需的保持能量相對較低，則 LTC3649 無需額外電路即可輕松執(zhí)行此任務(wù)。

此處描述的雙輸出轉(zhuǎn)換器在正常工作條件下作為傳統(tǒng)的降壓電源工作，但在電源中斷期間，轉(zhuǎn)換器本身成為能源，維持對關(guān)鍵電路的編程輸出電壓。為執(zhí)行此任務(wù)，當(dāng)輸入電壓斷開時(shí)，U1 成為升壓轉(zhuǎn)換器，這導(dǎo)致 U1 對其輸出電容器放電以提供保持能量。

雙輸出轉(zhuǎn)換器和保持電路

223498_Fig-1

圖 1. 5 V 輸出轉(zhuǎn)換器 (U1) 為 3.3 V 輸出 (U2) 上的受保護(hù)負(fù)載提供保持電源。請注意，U1 的 MODE/SYNC 引腳懸空，允許 LTC3649 進(jìn)入升壓模式。

圖 1 顯示了使用 LTC3649 的保持設(shè)計(jì)。在正常情況下，未穩(wěn)壓電源軌 V IN  （通過阻塞二極管的 V INS  ）為基于 U1（轉(zhuǎn)換器 A）的轉(zhuǎn)換器供電。該轉(zhuǎn)換器在降壓模式下工作，在 V OUT1上產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的 5 V。V INS 連接到基于 U2 的第二個(gè)轉(zhuǎn)換器（轉(zhuǎn)換器 B），該轉(zhuǎn)換器在 V OUT2 上為關(guān)鍵負(fù)載提供 3.3 V。當(dāng) V IN 發(fā)生故障時(shí)，轉(zhuǎn)換器 A 進(jìn)入升壓模式并通過對其輸出濾波電容器 C 01和 C 02放電來維持其編程輸出電壓 (V INS ) 。電阻器 R IT 和 R IB 編程這個(gè)電壓電平。U1 產(chǎn)生的 PGOOD (PG) 信號可用于將電源故障傳達(dá)給可以斷開非關(guān)鍵電路以保存能量的系統(tǒng)。MODE/SYNC 引腳懸空以允許 LTC3649 進(jìn)入升壓模式。

223498_Fig-2

圖 2. 當(dāng)輸入電壓 V IN下降時(shí)，轉(zhuǎn)換器 U1 將 V OUT1升壓以將 V INS保持在 8 V。V INS提供電源以在 V IN下降后將 V OUT2保持在穩(wěn)壓狀態(tài)超過 20 ms 。

圖 2 顯示了 LTC3649 在升壓模式下發(fā)生的情況。對于捕獲的前 7 ms，所有電壓都穩(wěn)定。7 ms，電源關(guān)閉；V IN 和 V INS都開始下降。當(dāng) V INS 達(dá)到 8 V 時(shí)，它穩(wěn)定下來并且 PG 信號改變狀態(tài)，表明 V OUT1開始 崩潰。 只要 C 01 和 C 02 充電， V INS就保持在 8 V。V OUT2 在整個(gè)過程中保持恒定，在斷電后很長時(shí)間內(nèi)為關(guān)鍵負(fù)載提供穩(wěn)定的電源。ADI 公司創(chuàng)建了  一個(gè)LTspice®模型。

結(jié)論

LTC3649 是一款具有集成功率 MOSFET 的單片式降壓型穩(wěn)壓器。它效率高，靜態(tài)電流低，這在許多電池供電系統(tǒng)中很重要。它還具有高度通用性，具有可編程頻率、高達(dá) 60 V 的寬 V IN范圍和低至接地的輸出電壓范圍。它簡化了汽車和工業(yè)電源的設(shè)計(jì)，尤其是考慮到其作為保持電路的固有能力時(shí)。