一款新的降压型操控器 LTC3886 承受高达 60V 输入,发生两个 0.5V 至 13.8V 输出,然后使该器材可以十分容易地运用在工业、服务器和轿车环境以作为一个中心总线或负载点 (POL) 电源运用。具有相似令人形象深入的输入 / 输出规模的其他操控器不或许比得上 LTC3886 的数字办理功用。该器材根据 I2C 的 PMBus 兼容串行接口答应电源规划师经过根据 PC 以及具图形用户界面的 LTpowerPlay® 以装备、监督、操控和扩展功用,然后在 LTC3886 的内置 EEPROM 中存储最佳出产设置。无需更改电路板,由于功用和优化设置 (包含补偿) 都可以经过软件更改。
这款两通道 PolyPhase® DC/DC 同步降压型开关稳压器操控器选用稳定频率、电流形式架构,供给精确的输入和输出电流检测和可编程环路补偿,选用 52 引线 (7mm x 8mm) QFN 封装。精确的电压和电流检测、可调补偿以及专用 PGOOD 引脚使 LTC3886 十分合适需求通用电源体系规划、操控、监督、设定和高精确度的工业运用。
灵敏的功用集
图 1 显现了一个概括性的 LTC3886 原理图。100kHz 至 750kHz PWM 开关频率规模和低 RDS(ON) 集成式 N 沟道 MOSFET 栅极驱动器支撑很多外部组件,可用来完成电源功用及体系本钱优化。由于灵敏的可编程功用集可以应对眼前的详细运用,因而 LTC3886 可以垂手可得地用于多种工业、医疗和负载点运用。
图 1:LTC3886 是一款通用和灵敏的器材。它供给很宽的输入和输出规模,可经过 PMBus 十分方便地定制。还可经过数字总线完成精确的遥测。一切功用都可以经过 LTpowerPlay 操控。
经过可编程性完成适用性
LTC3886 的以下参数可经过 I2C/SMBus 接口在内置 EEPROM 中装备和存储:
输出电压、过压、欠压和过流约束
输入 ON/OFF 电压、输入过压和输入过流警报
数字软发动 / 中止、排序、裕度调理
操控环路补偿
PWM 开关频率和相位联系
经过 FAULT 引脚的毛病呼应和毛病传达
器材地址
开关频率、器材相位和输出电压也可经过外部装备电阻器编程。此外,一切 128 个或许的地址都是可经过电阻器挑选的。
电源杰出引脚、排序和可编程毛病呼应
每个通道专用的 PGOOD 引脚简化了跨多个 LTC3886 和其他电源体系办理 IC 完成根据事情的排序使命。LTC3886 还支撑根据时刻的排序。RUN 引脚变高后,再等候长度为 TON_DELAY 的时刻,一条 PMBus 指令就接通该器材,或许 VIN 引脚电压上升至高于一个预设定的电压,然后输出被发动。
根据时刻的断电排序也以相似办法处理。为了保证恰当根据时刻的排序,只需将一切 SHARE_CLK 引脚衔接到一同,将一切电源体系办理 IC 的 RUN 引脚衔接到一同。LTC3886 FAULT 引脚是可装备的,以指示各种毛病,包含 OV、UV、OC、OT、守时毛病和峰值电流毛病。此外,FAULT 引脚还可以由外部电源拉低,以指示体系其他某个部分有毛病。LTC3886 的毛病呼应是可装备的,答应以下挑选:
疏忽
当即停机 – 锁断
当即停机 – 依照 MRF_RETRY_DELAY 规则的时刻距离无限次地重试
毛病记载和遥测
LTC3886 支撑毛病记载,将遥测和毛病状况数据存储到一个不断更新的 RAM 缓冲器中。毛病事情发生后,将缓冲数据从 RAM 复制到 EEPROM,并成为一个耐久有用的毛病记载,这个记载可以在稍后回读,以确认引起毛病的原因。
EXTVCC 引脚用于完成最高功率
EXTVCC 引脚用来最大极限下降运用功耗,并支撑 5V 至 14V 电压。该引脚可完成具最佳电路功率和最低芯片温度的规划,并使 LTC3886 可以用输出电压高功率地为本身供给偏置电源。
精确度和精度
新式运用要求电源电压调理和督查具有严厉的容限。这些要求是用一个高速模仿操控环路和一个集成的 16 位 ADC 和几个 12 位 DAC 满意的。在整个作业温度规模内,LTC3886 的输出电压精确度保证为 ±0.5%。此外,输出电压的过压和欠压比较器随温度改动的差错在 ±2% 以内。LTC3886 的调理和督查精确度答应运用更少的输出电容器,然后下降了体系的整体本钱,一起依然满意下流 IC 严厉的输入电压要求。
共同的高压侧 60V 输入电流检测放大器随温度改动以少于 ±1.2% 的差错丈量输入电流。输出电流随温度改动保证 ±1.5% 的精确度。LTC3886 的内部芯片温度丈量保证精确至 0.25°C,外部温度遥测差错在 ±1°C 以内。
图 2:LTpowerPlay
扩展
最新电源办理体系要求更大的功率和更强的操控才能,可是有必要放进日益缩小的电路板空间中。并联多相电源轨是满意大功率要求的最佳解决方案,由于它可完成高功率密度和高功率扩展。该器材在多个 LTC3886 之间支撑多达 6 相的精确多相 (PolyPhase®) 均流。这就答应体系规划师按需添加电源级。此外,两相 LTC3870 多相扩展器 IC 可与 LTC3886 无缝配对,然后可以以更低的价格供给 6 相的多相电源轨。图 3 显现了一个 4 相解决方案。图 4 显现了各相位之间的动态均流。
图 3:选用 LTC3870 相位扩展器和 LTC3886 的高功率 425kHz、4 相、48V 输入至 5V 输出、5A 降压型转换器
图 4:图 3 所示 4 相电路的动态均流;负载阶跃 (a) 上升和 (b) 下降
LTC3870 不需求额定的 I2C 地址,该器材支撑一切可编程功用和毛病维护功用。当用多个 LTC3886 / LTC3870 装备一个多相轨时,用户只需均分连至该轨的一切通道之 SYNC、ITH、SHARE_CLK、FAULTn、PGOODn 和 ALERT 引脚即可。一切通道的相对相位联系应该设定为距离持平。这样的相位交织可发生最低的峰值输入电流和最低的输出电压纹波,并下降对输入和输出电容器的要求。
体系规划师常常对电源体系分段,以满意功用和电路板空间要求:LTC3886 / LTC3870 多相轨经过别离电源和操控组件简化了分段作业,然后使这些组件可以十分容易地放置到可用空间中。分段还可以在 PCB 上分散电源体系发生的热量,然后全面简化了热量提取,并减少了发热区。
开展
图 2 显现了 LTpowerPlay 的一个截屏,LTpowerPlay 是一款根据 Windows 的强壮软件开发工具,供给图形用户界面 (GUI),全面支撑 LTC3886。LTpowerPlay 可衔接演示电路板和直接衔接运用硬件,增强了评价才能。LTpowerPlay 供给无与伦比的开发、确诊和调试功用。遥测、体系毛病状况和 PMBus 指令值全都可以垂手可得地经过该 GUI 存取。LTC3886 和其他电源体系办理 IC 可以轻松地用 LTpowerPlay 进行共同的装备。完好信息可在 www.linear.com.cn/ltpowerplay 网站。
可调补偿
LTC3886 供给可编程环路补偿,以无需改动任何外部组件,就能保证环路稳定性和优化操控器的瞬态呼应。为了完成理想的补偿而辛苦地焊上、焊下很多组件的日子一去不复返了。运用 LTpowerPlay 时,只需点击几下鼠标,LTC3886 就可以得到最佳补偿了。操控环路可以快速、轻松地完成精密调理,而不管最终一分钟组件进行了怎样的替换或改动。这就使规划师可以去掉不必要的输出电容器,尽最大或许使体系供给最高功能,一起节约电路板空间、下降本钱。
图 5、6 和 7 概述了设定环路补偿的进程。差错放大器 gm (图 5) 可选用 MFR_PWM_COMP 指令的位 [7:5] 设置在 1.0mmho 至 5.73mmho 之间,而 LTC3886 内部的补偿电阻器 RTH 则可选用 MFR_PWM_COMP 指令的位 [4:0] 设置在 0kΩ 至 62kΩ 规模内。规划中仅需求两个外部补偿电容器 CTH 和 CTHP,CTH 和 CTHP 之间的比率一般设定为典型值 10。
图 5:可编程环路补偿
图 6:差错放大器 gm 调理
图 7:RTH 调理
仅经过调理 gm 和 RTH,LTC3886 就可供给一个可编程 II 型补偿网络,然后在多种输出电容器和补偿组件容限规模内优化环路。调理差错放大器的 gm ,可成份额地在整个频率规模内改动补偿环路的增益,但极点和零点方位不会移动,如图 6 所示。调理 RTH 电阻器,可改动极点和零点的方位,如图 7 所示。一旦 LTC3886 的电压和电流规模确认了,输出电压或电流约束的改动就不会影响环路增益。当经过改动电压指令或经过裕度调理修正输出电压时,电路的瞬态呼应坚持稳定不变。
精确的遥测用来优化中心总线体系的功率
LTC3886 具有很宽的 4.5V 至 60V 输入电压规模和 0.5V 至 13.8V 输出电压规模。这在将高压输入电源电压高效地调低至中心总线电压时,使 LTC3886 成为一种超卓挑选。中心总线电压给下流的负载点转换器 (POL) 供电。
当用作中心总线转换器给下流电源体系办理 POL 供电时,LTC3886 运用户可以优化中心总线电压,以完成最高功率。已然 LTC3886 供给电压和电流遥测数据,且电源体系办理 IC 如此精确,那么就有或许实时发生精确的体系功率丈量值。这接下来又使开发一个优化程序成为或许,在这个程序中,一个微操控器针对各种条件决议最佳中心总线电压。
为了显现这个优化进程,一个输出为 9V 至 13V 的 LTC3886 中心总线电源用来给 LTM®4676 8 相演示电路的输入供电,该演示电路装备为负载点转换器,如图 8 所示。凌力尔特 Linduino® One 演示电路 (www.linear.com.cn/solutions/linduino) 经过 PMBus 从 LTC3886 和 LTM4676 读取精确的电压和电流遥测数据,依此丈量和核算体系的整体功率。Linduino 运用在多个中心总线电压上丈量整体体系功率,并修正中心总线电压以得到最低输入功率,然后无需用户干涉就可完成最高体系功率。
图 8:LTC3886 设置为中心总线电源,驱动一个电源办理 IC POL 转换器。Linduino One 演示电路运用来自 LTC3886 中心总线电源和 POL IC 的遥测数据,经过随负载电流改动调理中心总线电压,以优化体系功率。
LTC3886 的功率随中心总线电压的改动如图 9 所示。整体体系功率随中心总线电压的改动如图 10 所示。这些曲线是以负载点电流为 10A、20A、40A、80A 和 100A 时测得的,峰值功率随负载电流改动而改动。较大的负载电流需求较高的中心总线电压,以在峰值功率上运转。假如将中心总线电压设定在太高的固定电压上,那么在小负载电流时会下降体系的整体功率。与运用规范固定 12V 中心总线电压比较,用 LTC3886 优化中心总线电压,可在 10 A 负载电流时将功率进步 6.2%,在 20A 时进步 3.5%,在 40A 时进步 1%。这种办法在体系的整个作业负载规模内完成了功率优化。
图 9:LTC3886 的功率在不同负载电流时随输出电压的改动
图 10:体系功率
总结
LTC3886 使凌力尔特公司电源体系办理操控器系列的用处扩展到了高压范畴。0.5V 至 13.8V 的宽输出电压规模以及精确的电压和电流检测、可调补偿和专用 PGOOD 引脚为 LTC3886 用户供给了最高的规划灵敏性和功能。LTC3886 十分合适需求通用电源体系规划、操控、监督、设定和高精确度的工业运用。
表 1:凌力尔特电源体系办理操控器和 PSM 微型模块 (µModule) 稳压器总结