低压双8A输出开关型DC/DC稳压器μModule LTM4616及其运用
摘要：LTM4616是一种集开关操控器和功率MOSFET、电感器、电容器等支撑元件于同一封装内的DC/DC稳压器μModule，可供给双8A/单16A输出。多个LTM4616能够级联运用多相操作，供给更大的输出电流。本文介绍了LTM4616的结构、功用特色及其运用电路。
关键词：LTM4616；双相DC/DC稳压器；低压大电流；电压盯梢；扩展频谱；突发形式；脉冲跳越
1、导言
LTM4616是凌力尔特（Linear Technology）推出的一种双输出独立非阻隔开关型DC/DC电源稳压器体系。
LTM4616输入电压规模为2.375~5.5V，输出电压为0.6~5V，供给双路8A/单路16A输出。LTM4616集成了恒频电流形式稳压器，典型开关频率是1.5MHz，能够同步到外部0.75~2.25MHz频率上。LTM4616的运用领域包含电池供电设备、电信和网络及工业设备、存储和ATCA、PCI Express卡等。
2、μModule LTM4616的结构及其特色
LTM4616选用15mm×15mm×2.8mm的外表贴装LGA封装，这种封装是不含铅的，与RoHS法规相容，其引脚排布如图1所示。
图1 LTM4616的引脚排布
LTM4616 μModule含有集成开关操控器、高速开关功率MOSFET和电感器、电容器等支撑元件，简化的内部结构框图如图2所示。
图2 LTM4616内部结构简化图
LTM4616的各个引脚功用如表1所列。
表1 LTM4616引脚功用简述
LTM4616 μModule的主要特色如下：
（1）LTM4616是一个双DC/DC稳压器体系，输入电压规模为2.375~5.5V，输出电压在0.6~5V的规模内可编程，经过输入和输出的不同组合，能够双路输出8A、单相输出16A的电流（见表2）
表2 输入与输出的不同组合
（2）选用电流形式操控，带内部反应环路补偿，供给快速瞬态呼应。
（3）供给输出电压盯梢和容限（Margining）。
（4）可挑选突发形式和脉冲跳越形式及扩展频谱操作。
（5）供给输出过电流、过电压和热封闭维护。
（6）易于完成多相（多达12相）操作。
3、LTM4616功用原理及运用介绍
3.1 输出电压编程
由LTM4616组成的简略双输出DC/DC稳压器电路如图3所示。稳压器每个输出可由引脚FB与ITHM之间的电阻RFB来设置：
不同RFB值对应的VOUT值如表3所示。
表3
图3 根据LTM4616的简略双输出DC/DC稳压器电路
在图3中，因为RFB1=2.21K，RFB2=3.09K，所以VOUT1=3.38，VOUT2=2.5V。
图4所示为稳压器功率与负载电流之间的联系曲线。
图4 功率与负载电流之间联系曲线
在N个LTM4616的并联运用中，每个并联输出的FB脚能够衔接在一起，在此情况下，RFB值为：
图5 LTM4616两个输出并联运用电路
在图5所示的LTM4616两个输出并联运用电路中，因为N=2，VOUT=1.5V，根据（2）式可得：
挑选RFB=3.32KΩ。
3.2 突发形式操作
在十分轻的负载上，LTM4616能够进入突发形式，使每个稳压器的功率MOSFET间歇性操作，然后节约静态电流。为了使LTM4616进入突发形式，有必要将IC的MODE引脚VIN。在突发形式操作，峰值电感电流被设置在正常操作时最大峰值电流的20%左右，内部一部分电路关断，每个通道静态电流减小到450μA左右。
3.3 脉冲跳越形式操作
在低输出负载上，LTM4616能够在脉冲跳越形式操作跳越周期，以减小开关损耗，进步功率。为使LTM4616能够进入脉冲跳越操作，有必要浮置引脚MODE或将其衔接到VIN/2。
3.4 强制接连操作
在固定频率运用中，为了有最小的输出纹波，能够将LTM4616的引脚MODE接地，强制其在接连形式操作。在该形式操作，在低输出负载期间，答应电感电流反向，ITH脚上的电压是在电流比较器门限穿过的操控之内，而且上面的MOSFET总是随每个振荡器脉冲而导通。在发动期间，强制接连形式操作将被制止。
3.5 扩展频谱操作
为防止在固定频率上操作发生较大的噪声，可将LTM4616的引脚CLKIN衔接到SVIN，使其在扩展频谱形式运转，振荡器频率被固定在正常作业频率的30%与130%之间，使开关噪声扩展到较大的频率规模上，能够充沛减小噪声峰值。若将LTM4616的引脚CLKIN接地，或许该引脚被一个外部频率同步信号驱动，扩展频谱操作将被制止。
3.6 输出电压盯梢
运用LTM4616的TRACK脚能够编程在发动期间的输出电压斜坡和电压盯梢。图6所示是输出电压一起发生盯梢的实践电路。在图6中，主调节器的TRACK1脚由RSR和CSR操控，RC斜坡时刻由（3）式可编程：
图6 带盯梢的双输出稳压器电路
TRACK脚上的操控电压规模为0~0.596V，主稳压器TRACK1上的压摆率与主输出的压摆率MR是持平的。当隶属稳压器与主稳压器输出一起发生盯梢时，隶属输出压摆率SR与主输出上的压摆率MR持平。因为LTM4616引脚FB与VOUT之间在内部衔接一个10kΩ的电阻，在TRACK2脚上的分压电阻RTA/RTB与FB2上分压电阻应当相同，因而，RTB=10Kω，RTA=6.65kΩ。图7示出了主/从输出电压一起发生盯梢的示图。
图7 输出电压一起盯梢
在运用中假如不需要盯梢或定序（sequencing），应将TRACK脚衔接到SVIN，让引脚RUN去操控通/断。当将引脚RUN拉低到1.3V以下时，将强制稳压器进入到封闭形式，两个MOSFET截止。
3.7 输出电压容限
LTM4616支撑输出电压容限（margining），运用引脚MGN和BSEL能够编程每路输出为其正常作业电压的±5%、±10%或±15%。当引脚MGN为低电平时，将强制负容限，即输出电压低于调节点；当MGN脚为高电平时，迫使输出电压在调节点之上。输出电压容定量由引脚步BSEL确认。当BSEL为低电平时，裕度为5%；当BSEL为高电平时，裕度是10%；当BSEL浮置时，裕度为15%。当容限功用被激活时，LTM4616内的过电压和欠电压比较器截止。
3.8 多相操作
为输出8A以上的电流，LTM4616的两个输出或多个LTM4616能够级联在一起，这并不会添加输入和输出电压纹波。将LTM4616的PHMODE脚衔接到SVIN、SGND或SVIN/2（悬空），或许相应在CLKIN和CLKOUT引脚之间发生180°、120°或90°的相位差，分别在2相、3相或4相操作。图8所示是LTM4616在6相操作的比如。图9示出了12相操作的装备。
图8 6相操作
图9 12相操作
多相操作能够充沛衰减输入和输出电容上的纹波电流量，RMS输入纹波电流和输出纹波起伏均根据所运用的相数而减小，如图10所示。
图10 1~6相操作输入RMS纹波电流与占空因数之间的联系
带输出电压盯梢特性的4相稳压器电路如图11所示。该电路的输入电压为4~5.5V，4路输出分别为3.3V/7A、2.5V/8A、1.8V/8A和1.5V/8A。
图11 带电压盯梢的4相(4输出)稳压器电路
图12 输出1.2V/32A的并联4相稳压器电路
图12所示为4相并联输出1.2V/32A的稳压器电路。LTM4616的引脚MGN衔接一个由三态选通运放A1（TC75Z126AFF）驱动的分压器（R1/R2），供给三种容限状况（即H、L和无容限），在MGN为高电平（H）时，BSEL挑选正值；当MGN为低电平（L）时，BSEL为负值。在引脚BSEL为L、H和悬空时，容限值分别为5%、10%、15%。
4、结束语
LTM4616是一种低压大电流输出开关型DC/DC稳压器微模块（μModeleTM）。在小型LGA无铅封装中，含有开关型操控器芯片、功率MOSFET及电感器、电容器等支撑元件。由其能够在杰出形式、脉冲跳越和扩展频谱形式操作，故在轻载下有十分高的功率，减小了开关噪声。LTM4616选用电流形式操控，供给输出过电压、过电流和热封闭维护，然后进步了体系的可靠性。
参考文献
1、Linear Technology. Dual 8A per Channel Low VIN DC/DC Module. Datasheet, 2008.
2、娄静. 两相双降压开关操控器LT3742及其运用[J] . 电子世界，2008（7）：8-10.
