高效率多相電源采用超低電感器 DCR 檢測方法提供每相 30A 電流并具備快速瞬態(tài)響應
LTC3875 是一款功能豐富的雙輸出同步降壓型控制器，滿足新式高速、大容量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，電信系統(tǒng)，工業(yè)設備以及 DC 配電系統(tǒng)對功率密度的要求。
LTC3875 的特色包括：
l4.5V 至 38V 輸入范圍和 0.6V 至 3.5V 輸出范圍
l專有電流模式架構提高電流檢測信號的信噪比，允許使用超低 DCR 功率電感器，以最大限度提高效率和降低開關抖動
l快速瞬態(tài)響應，方便以更小的輸出電容實現(xiàn)高密度設計
l遠端輸出電壓檢測和 ±0.5% 基準 (0.6V) 窗口以實現(xiàn)準確調節(jié)
l在 6mm x 6mm QFN 封裝中內置了驅動器以滿足嚴苛的空間要求
l易于并聯(lián)多相工作以適用于大電流應用
雙輸出轉換器 (1.0V/30A 和 1.5V/30A)
圖 1 顯示了一個典型的 4.5V 至 14V 輸入、雙輸出解決方案。LTC3875 的兩個通道以 180° 相移工作，從而降低了輸入 RMS 電流紋波、減小了電容器尺寸。每相都有一個上管 MOSFET 和一個下管 MOSFET 以提供高達 30A 的輸出電流。
圖 1：采用 LTC3875 的雙輸出轉換器 (1.0V/30A 和 1.5V/30A)
與 LTC3866 類似，LTC3875 采用獨特的電流檢測架構以提高信噪比，從而能夠通過 DCR 非常低 (1mΩ 或更低) 的電感器提供之小檢測信號，實現(xiàn)電流模式控制。因此，效率得到了極大提高，抖動也降低了。電流模式控制實現(xiàn)了快速逐周期限流、均流和簡化的反饋補償。
通過仔細的 PCB 布局，LTC3875 可檢測低至 0.2mΩ 的 DCR 值。LTC3875 用兩個正的檢測引腳 SNSD+ 和 SNSA+ 獲取信號。SNSD+ 端的濾波器時間常數(shù)應該與輸出電感器的 L/DCR 匹配，而 SNSA+ 端的濾波器帶寬應該是 SNSD+ 端濾波器的 5 倍。此外，可以使用一個額外的溫度補償電路，以在很寬的溫度范圍內確保準確的限流。
效率可以用超低 DCR 電感器優(yōu)化。如圖 2 所示，在以強制連續(xù)導通模式 (CCM) 工作時，解決方案總體效率在 1.0V/30A 輸出時為 87.3%，在 1.5V/30A 輸出時為 89.8%。如圖 3 所示，在沒有任何空氣流動時，熱點 (下管 MOSFET) 溫度上升 57°C，這時環(huán)境溫度約為 23°C。
圖 2：兩個通道的效率比較
圖 3：熱量測試結果
LTC3875 具備快速瞬態(tài)響應，通過專有解決方案最大限度減小了下沖。由于具備逐周期峰值限流和易于補償，所以峰值電流模式控制在開關轉換器中得到了廣泛采用。不過，當存在負載升壓時，峰值電流模式控制固有的開關周期延遲導致較大的輸出電壓下沖。LTC3875 運用動態(tài)開關頻率調節(jié)方法克服了下沖問題。內部瞬態(tài)檢測器可以檢測較大的電壓下沖，從而引導 LTC3875 的功率級以兩倍于預置開關頻率之頻率運行約 20 個周期。
圖 4 顯示，在啟動快速瞬態(tài)后，負載上升 15A 時，開關周期延遲從 2.18µs 降至 1.2µs，電壓下沖從 95mV 降至 67.5mV (降低 29%)。換句話說，啟動快速瞬態(tài)后，LTC3875 可以實現(xiàn)與未啟動快速瞬態(tài)同樣的瞬態(tài)性能，但是輸出電容降低 20%，這提高了功率密度，降低了總體成本。與其他非線性控制方法相比，LTC3875 采用的響應方法是線性的，從而簡化了總體設計。
圖 4：瞬態(tài)比較：(a) 禁止快速瞬態(tài);(b) 啟動快速瞬態(tài)
單輸出、兩相、大電流轉換器 (12V 至 1V/60A)
LTC3875 可以非常容易地配置為兩相單輸出轉換器，以構成電流更大的解決方案。圖 5 所示為一個降壓型轉換器，從 12V 輸入產(chǎn)生 1V、60A 輸出。如果需要，多個 IC 可以并聯(lián)和相位交錯，以提供更大的電流。
兩個通道之間的 DC 均流如圖 6 所示。使用 0.32mΩ DCR 電感器時，滿負載電流之差約為 1.6A。由于采用了峰值電流模式控制架構，所以動態(tài)均流性能也很好，如圖 7 所示。
圖 5：轉換器用 LTC3875 的兩個通道提供電流額定值為 60A 的 1V 單輸出
圖 6：圖 5 所示 60A 解決方案的 DC 均流
圖 7：圖 5 所示 60A 解決方案的動態(tài)均流
結論
LTC3875 采用6mm x 6mm 40 引腳 QFN 封裝，具備可靠的電流模式控制、超低 DCR 檢測和強大的集成驅動器，提高了效率。該器件支持溫度補償 DCR 檢測，以提高可靠性。其快速瞬態(tài)響應有助于以最小的輸出電容改善瞬態(tài)響應。跟蹤、多芯片工作以及外部同步能力豐富了該器件的功能。LTC3875 是大電流應用的理想選擇，例如電信和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、工業(yè)和計算機系統(tǒng)應用。
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