LT8636/LT8637：高效同步降壓調(diào)節(jié)器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源管理芯片扮演著至關(guān)重要的角色。今天，我們就來深入探討一下凌力爾特（現(xiàn)ADI）的LT8636/LT8637同步降壓調(diào)節(jié)器，看看它有哪些獨(dú)特的特性和應(yīng)用場景。

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一、產(chǎn)品概述

LT8636/LT8637是一款采用Silent Switcher架構(gòu)的同步降壓調(diào)節(jié)器，旨在最大程度減少電磁干擾（EMI）排放，同時在高開關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)高效率。它具有寬輸入電壓范圍（3.4V至42V），能夠提供5A的最大連續(xù)輸出電流和7A的峰值瞬態(tài)輸出電流。此外，該調(diào)節(jié)器還具備超低靜態(tài)電流（LT8636為2.5μA），非常適合對功耗要求苛刻的應(yīng)用。

二、關(guān)鍵特性剖析

1. 低EMI設(shè)計(jì)

Silent Switcher架構(gòu)加上可選的擴(kuò)頻調(diào)制功能，使得LT8636/LT8637能夠顯著降低EMI排放。這對于對電磁兼容性要求較高的應(yīng)用，如汽車和工業(yè)設(shè)備，尤為重要。在實(shí)際測試中，其傳導(dǎo)和輻射EMI性能都表現(xiàn)出色，能夠輕松滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2. 高效率表現(xiàn)

在高頻下，LT8636/LT8637依然能夠保持較高的效率。例如，在1MHz、12V輸入至5V輸出的情況下，效率可達(dá)96%；在2MHz時，效率也能達(dá)到95%。這種高效率有助于降低功耗，延長電池續(xù)航時間。

3. 超低靜態(tài)電流

LT8636在輸出完全穩(wěn)壓時，靜態(tài)電流低至2.5μA，這使得它在輕負(fù)載情況下能夠顯著降低功耗。對于那些需要長時間待機(jī)的應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這一特性尤為關(guān)鍵。

4. 快速瞬態(tài)響應(yīng)

LT8637具有外部補(bǔ)償功能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速的瞬態(tài)響應(yīng)和電流共享。在負(fù)載突然變化時，它能夠迅速調(diào)整輸出電壓，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5. 靈活的工作模式

該調(diào)節(jié)器支持多種工作模式，包括突發(fā)模式（Burst Mode）、強(qiáng)制連續(xù)模式（FCM）和擴(kuò)頻模式。突發(fā)模式適用于輕負(fù)載情況，能夠進(jìn)一步降低功耗；強(qiáng)制連續(xù)模式則提供快速的瞬態(tài)響應(yīng)和全頻率操作；擴(kuò)頻模式則有助于降低EMI排放。

三、引腳功能詳解

1. PG（引腳1）

PG引腳是內(nèi)部比較器的開漏輸出。當(dāng)FB引腳電壓在最終穩(wěn)壓電壓的±8%范圍內(nèi)，且沒有故障條件時，PG引腳保持高阻態(tài)；否則，PG引腳被拉低。

2. BIAS（引腳2）

當(dāng)BIAS引腳連接到高于3.1V的電壓時，內(nèi)部穩(wěn)壓器將從BIAS引腳吸取電流，而不是從VIN引腳。對于輸出電壓在3.3V至25V的應(yīng)用，建議將該引腳連接到VOUT。

3. INTVCC（引腳3）

INTVCC是內(nèi)部3.4V穩(wěn)壓器的旁路引腳。內(nèi)部功率驅(qū)動器和控制電路由該電壓供電，最大輸出電流為20mA。

4. GND（引腳4、13、暴露焊盤引腳21）

接地引腳。輸入電容的負(fù)極應(yīng)盡可能靠近GND引腳，暴露焊盤應(yīng)焊接到PCB上，以確保良好的熱性能。

5. NC（引腳5、12）

無連接引腳，可連接到PCB上的任何位置，通常接地。

6. VIN（引腳6、11）

VIN引腳為LT8636/LT8637內(nèi)部電路和內(nèi)部頂部功率開關(guān)提供電流。需要使用多個VIN旁路電容，以確保良好的性能。

7. BST（引腳7）

BST引腳用于為頂部功率開關(guān)提供高于輸入電壓的驅(qū)動電壓。應(yīng)在該引腳與IC之間放置一個0.1μF的升壓電容。

8. SW（引腳8 - 10）

SW引腳是內(nèi)部功率開關(guān)的輸出。這些引腳應(yīng)連接在一起，并連接到電感器。

9. EN/UV（引腳14）

EN/UV引腳用于控制調(diào)節(jié)器的開關(guān)。當(dāng)該引腳為低電平時，調(diào)節(jié)器關(guān)閉；當(dāng)為高電平時，調(diào)節(jié)器開啟。

10. SYNC/MODE（引腳15）

該引腳用于編程四種不同的工作模式：突發(fā)模式、強(qiáng)制連續(xù)模式、擴(kuò)頻模式和同步模式。

11. CLKOUT（引腳16）

在強(qiáng)制連續(xù)模式、擴(kuò)頻模式和同步模式下，CLKOUT引腳將提供一個約200ns寬的脈沖，其頻率與開關(guān)頻率相同。

12. RT（引腳17）

通過在RT引腳與地之間連接一個電阻，可以設(shè)置開關(guān)頻率。

13. TR/SS（引腳18）

TR/SS引腳用于輸出跟蹤和軟啟動功能。用戶可以通過該引腳控制輸出電壓的上升速率。

14. FB（引腳19、20）

FB引腳用于反饋電壓調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器將FB引腳電壓調(diào)節(jié)到0.970V。

15. VC（引腳19，僅LT8637）

VC引腳是內(nèi)部誤差放大器的輸出，用于控制峰值開關(guān)電流。

四、應(yīng)用信息與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1. 低EMI PCB布局

為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，LT8636/LT8637需要使用多個VIN旁路電容。兩個1μF的小電容應(yīng)盡可能靠近IC放置，一個在IC的每一側(cè)；一個較大的電容（2.2μF或更高）應(yīng)放置在靠近這兩個小電容的位置。同時，應(yīng)確保輸入電容形成的回路盡可能小，以減少EMI。

2. 工作模式選擇

• 突發(fā)模式：適用于輕負(fù)載情況，能夠顯著降低靜態(tài)電流。在突發(fā)模式下，調(diào)節(jié)器通過輸送單小電流脈沖給輸出電容，然后進(jìn)入睡眠模式，由輸出電容提供輸出功率。
• 強(qiáng)制連續(xù)模式：提供快速的瞬態(tài)響應(yīng)和全頻率操作，適用于對負(fù)載變化響應(yīng)要求較高的應(yīng)用。在該模式下，振蕩器連續(xù)工作，允許負(fù)電感電流，有助于改善負(fù)載階躍瞬態(tài)響應(yīng)。
• 擴(kuò)頻模式：通過三角頻率調(diào)制來改變開關(guān)頻率，進(jìn)一步降低EMI排放。該模式下，調(diào)節(jié)器將運(yùn)行在強(qiáng)制連續(xù)模式。

3. 元件選擇

• 電感選擇：電感的選擇應(yīng)根據(jù)輸出負(fù)載要求進(jìn)行。一般來說，電感值可以根據(jù)公式 (L = (frac{V{OUT} + V{SW(BOT)}}{f_{SW}}) cdot 0.7) 進(jìn)行計(jì)算。同時，電感的RMS電流額定值應(yīng)大于應(yīng)用的最大預(yù)期輸出負(fù)載，飽和電流額定值應(yīng)高于負(fù)載電流加上電感紋波電流的一半。
• 輸入電容：VIN引腳應(yīng)使用至少三個陶瓷電容進(jìn)行旁路。兩個1μF的小陶瓷電容應(yīng)靠近IC放置，一個較大的陶瓷電容（2.2μF或更大）應(yīng)放置在靠近這兩個小電容的位置。
• 輸出電容：輸出電容的主要作用是濾波和存儲能量。陶瓷電容具有低等效串聯(lián)電阻（ESR），能夠提供良好的紋波性能。

4. 頻率補(bǔ)償（僅LT8637）

LT8637的環(huán)路補(bǔ)償由連接到VC引腳的元件提供。通常，使用一個電容（CC）和一個電阻（RC）串聯(lián)到地。設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)需要一定的經(jīng)驗(yàn)，可以參考數(shù)據(jù)手冊中的類似電路，并通過LTspice仿真進(jìn)行優(yōu)化。

五、典型應(yīng)用案例

1. 5V, 5A降壓轉(zhuǎn)換器

這是一個常見的應(yīng)用場景，適用于為各種電子設(shè)備提供穩(wěn)定的5V電源。通過合理選擇元件和布局，可以實(shí)現(xiàn)高效率和低EMI的設(shè)計(jì)。

2. 3.3V, 5A降壓轉(zhuǎn)換器

同樣，為需要3.3V電源的設(shè)備提供解決方案。在這種應(yīng)用中，需要注意BIAS引腳的連接，以確保內(nèi)部穩(wěn)壓器能夠從合適的電源吸取電流。

3. 超低EMI 5V, 5A降壓轉(zhuǎn)換器

對于對EMI要求極高的應(yīng)用，可以采用擴(kuò)頻模式，并優(yōu)化PCB布局，以降低EMI排放。

六、總結(jié)

LT8636/LT8637同步降壓調(diào)節(jié)器憑借其低EMI、高效率、超低靜態(tài)電流和靈活的工作模式等特性，成為了汽車、工業(yè)和通用降壓應(yīng)用的理想選擇。在設(shè)計(jì)過程中，合理選擇元件和布局，以及正確配置工作模式，能夠充分發(fā)揮該調(diào)節(jié)器的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高性能的電源管理解決方案。你在使用LT8636/LT8637的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。