LT8650S器件

我們來看一下ADI公司最近推出的LT8650S器件：雙通道4A 42V同步降壓靜音電源開關(靜態(tài)電流6.2µA)(見圖1)，它適用于通用降壓應用以及汽車和工業(yè)領域的產品。LT8650S雙通道同步靜音穩(wěn)壓器為SoC應用提供了更大的輸入電壓范圍、更優(yōu)的電磁屏蔽性能以及更小的尺寸，同時提供多個高電流輸入，并具備快速瞬態(tài)響應能力。

圖1：ADI公司最新推出的LT8650S雙通道4A 42V同步降壓靜音電源開關(靜態(tài)電流6.2µA)(來源：ADI)

它設計有兩個通道，每個通道同時提供4A和最大6A的電流輸入，并具有超低的靜態(tài)電流突發(fā)模式，當輸入電壓VIN=12v，輸出電壓VOUT1=5v，VOUT2=3.3v時其靜態(tài)電流僅6.2μA，紋波小于10mVP-P。此器件可以在低輸出電流的情況下提升效率(輸入12VIN、2MHZ，輸出2A、5VOUT的情況下效率是94.6%;輸入12VIN、2MHZ，輸出4A、5VOUT的情況下效率是93.3%)。在強制連續(xù)模式下允許固定頻率的開關操作控制整個輸出負載范圍和擴頻操作，可進一步減少電磁干擾。LT8650S可選的外部VC管腳為快速瞬態(tài)響應提供了最佳的環(huán)路補償，VC管腳還可以實現(xiàn)電流共享。LT8650S觸發(fā)一個快速的最小開關時間為40ns，其輸入電壓范圍為3-42V，可調的同步開關頻率是300KHz到3MHz，器件大小4x6mm，32個管腳，采用LQFN封裝。

汽車SoC對電源的負載瞬態(tài)響應提出了更高的要求，外圍電源負載電流轉換速率在100A/µs，無論負載如何變化，電源必須使輸出的電壓瞬態(tài)值最小，快速切換頻率如LT8650S系列的2MHz特性，有助于加快瞬態(tài)恢復。更快的開關頻率對應更快的動態(tài)響應和適當?shù)沫h(huán)路補償。

功率電感支持低EMI的解決方案

Coilcraft公司提供三種流行風格的高性能功率電感器，分為XEL、XAL和XFL系列，這些都屬于Ltral產品系列。XEL和XAL系列采用的都是創(chuàng)新型復合材料，功率電感器具備非常平緩的電流波動特性。XFL系列也具有平緩的變化特性，它的材料更類似于傳統(tǒng)的鐵氧化材料，比XAL和XEL系列變化速率更大一些。XFL系列具有最低的直流電阻，核心損耗最小。相比XAL系列，新的XEL系列具有更低的交流損耗，而XFL系列的總功率損耗最低(圖2)。對于設計用于承受高峰值電流的高頻電源開關而言，XEL系列無疑是最好的選擇。

PartL(µH, nominal)DCR(mΩ, typical)ISAT(30%)(A)

XEL4020-2222.235.25.9

XAL4020-2222.235.25.6

XFL4020-2222.221.43.7

圖2：這些表格數(shù)據(jù)展示它們重要的區(qū)別，包括XAL、XEL和XFL系列之間電感和電流的關系，以及功率損失和紋波電流之間的關系(來源：Coilcraft)

ADI的LT8650S演示板卡(DC2407A)選擇使用Coilcraft公司提供的功率電感器進行設計，固定電感器ADI選擇的是符合AEC-Q200的1μH XFL5030-102ME，屬于Coilcraft XAL/XFL功率電感器系列，該系列具有體積小、頻率高、效率高等特性，被新一代靜音開關器件所選用，當然這是ADI工程師評估各方面因素做出的最好決定。

電感技術有效的降低電磁干擾

Coilcraft XAL/XFL功率電感器采用Coilcraft Ltra技術生產，Ltra技術是使用磁性材料(例如鐵粉(Fe))生產電感器的獨特方式，通過模制工藝形成堅固的電感器。該技術有效地消除了繞組之間的任何空間浪費，從而在相同尺寸的部件中產生更高的飽和電流和更低的DC電阻。

市場的趨勢是設計DC/DC轉換器，并且不斷提升切換頻率，目標是降低所需的電感值，減少電感的尺寸和成本。除了這個目標還需要不斷提高組件的效率。隨著開關頻率的增加，頻率相關的損失和核心損耗(交流損耗)變得越來越重要，需要讓設計在高開關頻率下正常工作，這就提出了更多的要求。Ltra技術的復合材料核心是在2MHz的開關頻率下具備更佳的效率。

Ltra產品采用大型端子設計，具有最佳的焊接管腳和熱管理。大型端子也可以在沒有熱點的情況下傳輸更高的電流，保持較好的散熱，從而提高器件的長期可靠性。這些元件的緊湊尺寸設計讓它們在PCB上更好的布局，降低了整體解決方案的尺寸。

Ltra技術旨在為市場提供非常強勁的零部件，其堅固的形狀、強大的機械和振動應對能力使它們能夠適合惡劣的環(huán)境，如汽車、工業(yè)和便攜式電子應用等，Ltra具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性，在-40℃到+125℃的溫度范圍內飽和曲線的變化小于3%，并且符合AEC-Q200標準。

一些電感核心材料表現(xiàn)出一種稱為熱老化的負特性，當電感發(fā)生熱老化時，隨著時間和溫度的增加，效率會降低，進而導致發(fā)熱量增加，這樣會進入惡性循環(huán)。電感器和電路的過熱可能超過額定溫度范圍，有時會造成災難性的后果，Coilcraft Ltra材料體現(xiàn)了消除熱老化問題的重要特性。

Ltra技術也有效的降低了電磁干擾，整個線圈采用磁性材料將有害的電磁干擾信號降低到最少，線圈通量由線圈本身決定，允許更加緊湊的線圈設計方式，線圈間電流屏蔽效果也更好。

Coilcraft公司推出的功率電感器系列包括豐富的可選組件，這使得工程師能夠根據(jù)自己的具體設計選擇不同型號的電感器，不同尺寸和不同功率級別的器件所具備的參數(shù)都經(jīng)過了優(yōu)化，每種型號都具有獨特的性能優(yōu)勢。

這些功率電感器具有更低的DCR特性，DCR表示的是電感器的電阻值，是由電感器線圈材料的電阻值決定的。

這些功率電感器具有足夠的飽和電流(ISAT)，由于散熱速率的原因，ADI公司通常不會將每個通道的電流限制設計到最大，對于這種器件，每個通道的電流限制為4A，兩個通道可同時正常工作，當只有一個通道啟用時每個通道的限制電流可達到6A。