LT8640S/LT8643S/LT8640SA/LT8643SA：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，電源管理芯片的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們來(lái)深入探討一款備受關(guān)注的同步降壓調(diào)節(jié)器——LT8640S/LT8643S/LT8640SA/LT8643SA，看看它有哪些獨(dú)特的特性和優(yōu)勢(shì)。

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一、產(chǎn)品概述

LT8640S/LT8643S/LT8640SA/LT8643SA是一款采用第二代Silent Switcher架構(gòu)的同步降壓調(diào)節(jié)器，專(zhuān)為在高開(kāi)關(guān)頻率下實(shí)現(xiàn)高效率的同時(shí)最小化EMI排放而設(shè)計(jì)。它集成了旁路電容器，優(yōu)化了內(nèi)部所有快速電流環(huán)路，降低了布局敏感性，使得在各種PCB上都能輕松實(shí)現(xiàn)出色的EMI性能，非常適合對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用和環(huán)境。

二、關(guān)鍵特性

（一）Silent Switcher 2架構(gòu)

• 超低EMI排放：無(wú)論在何種PCB上，都能實(shí)現(xiàn)超低的EMI排放，消除了PCB布局的敏感性。內(nèi)部旁路電容器進(jìn)一步降低了輻射EMI，還可選配擴(kuò)頻調(diào)制功能，進(jìn)一步減少EMI干擾。
• 高頻高效：在高頻下具有出色的效率表現(xiàn)，例如在1MHz、12V輸入至5V輸出時(shí)，效率高達(dá)96%；在2MHz、12V輸入至5V輸出時(shí)，效率可達(dá)95%。

（二）寬輸入輸出電壓范圍

• 輸入電壓范圍：3.4V至42V，能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境。
• 輸出電壓范圍：LT8640S/LT8643S為0.97V至10V；LT8640SA/LT8643SA為0.97V至((V_{IN }-0.5 ~V))，滿足不同應(yīng)用的需求。

（三）大電流輸出能力

最大連續(xù)輸出電流可達(dá)6A，峰值輸出電流為7A，能夠?yàn)樨?fù)載提供充足的功率。

（四）超低靜態(tài)電流

在Burst Mode?操作下，靜態(tài)電流極低。例如，在12V輸入至3.3V輸出時(shí)，LT8640S/LT8640SA的靜態(tài)電流僅為2.5μA，且輸出紋波小于10mVpp。

（五）其他特性

• 外部補(bǔ)償：LT8643S/LT8643SA具有外部補(bǔ)償功能，可實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和電流共享。
• 安全可靠：能夠安全耐受高反向電流，最小開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間僅為30ns，在各種條件下都能保持低 dropout，例如在1A負(fù)載下dropout僅為100mV。
• 可調(diào)節(jié)和同步：開(kāi)關(guān)頻率可在200kHz至3MHz之間調(diào)節(jié)，還支持同步功能。
• 輸出軟啟動(dòng)和跟蹤：可控制輸出電壓的上升速率，避免電流沖擊。
• 小型封裝：采用24引腳4mm × 4mm LQFN封裝，節(jié)省電路板空間。
• 汽車(chē)級(jí)應(yīng)用：符合AEC - Q100標(biāo)準(zhǔn)，適用于汽車(chē)和工業(yè)電源等應(yīng)用。

三、工作原理

該調(diào)節(jié)器采用峰值電流模式控制，通過(guò)RT引腳的電阻設(shè)置振蕩器頻率。在每個(gè)時(shí)鐘周期開(kāi)始時(shí)，內(nèi)部頂部功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，電感電流增加，直到頂部開(kāi)關(guān)電流比較器觸發(fā)，關(guān)閉頂部功率開(kāi)關(guān)。誤差放大器通過(guò)比較FB引腳電壓與內(nèi)部0.97V參考電壓，調(diào)節(jié)VC節(jié)點(diǎn)電壓，從而控制電感電流，以匹配負(fù)載電流的變化。當(dāng)頂部功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，同步功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期開(kāi)始或電感電流降至零。

四、應(yīng)用信息

（一）低EMI PCB布局

為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，建議使用多個(gè)VIN旁路電容器。兩個(gè)小于1μF的小電容器應(yīng)盡可能靠近芯片放置，一個(gè)較大的2.2μF或更高的電容器應(yīng)放置在附近。輸入電容器、電感器和輸出電容器應(yīng)放置在電路板的同一側(cè)，并在該層進(jìn)行連接。同時(shí)，應(yīng)保持SW和BOOST節(jié)點(diǎn)盡可能小，F(xiàn)B和RT節(jié)點(diǎn)也應(yīng)保持小尺寸，以減少干擾。

（二）工作模式

• Burst Mode操作：在輕負(fù)載情況下，調(diào)節(jié)器進(jìn)入Burst Mode操作，通過(guò)間歇性地提供小電流脈沖來(lái)保持輸出電容的充電狀態(tài)，從而降低輸入靜態(tài)電流和輸出電壓紋波。在睡眠模式下，LT8640S/LT8640SA消耗1.7μA，LT8643S/LT8643SA消耗230μA。為了提高輕負(fù)載效率，可選擇較大值的電感器。
• 強(qiáng)制連續(xù)模式（FCM）：在FCM模式下，振蕩器連續(xù)工作，正SW轉(zhuǎn)換與時(shí)鐘對(duì)齊，允許負(fù)電感電流。該模式可實(shí)現(xiàn)快速瞬態(tài)響應(yīng)和全頻率操作，適用于需要快速響應(yīng)和輸出能夠吸收電流的應(yīng)用。但在輕負(fù)載下，F(xiàn)CM模式的效率低于Burst Mode操作。
• 擴(kuò)頻模式：通過(guò)將SYNC/MODE引腳連接到INTVCC（~3.4V）或3V至4V的外部電源，可啟用擴(kuò)頻模式。該模式通過(guò)三角頻率調(diào)制來(lái)改變開(kāi)關(guān)頻率，進(jìn)一步降低EMI排放。
• 同步模式：將方波連接到SYNC/MODE引腳，可將調(diào)節(jié)器的振蕩器同步到外部頻率。在同步期間，調(diào)節(jié)器將以強(qiáng)制連續(xù)模式運(yùn)行。

（三）元件選擇

• FB電阻網(wǎng)絡(luò)：通過(guò)輸出和FB引腳之間的電阻分壓器來(lái)編程輸出電壓。為了保持輸出電壓的準(zhǔn)確性，建議使用1%的電阻。對(duì)于LT8640S/LT8640SA，如果需要低輸入靜態(tài)電流和良好的輕負(fù)載效率，應(yīng)使用較大值的FB電阻分壓器。
• 電感器選擇：電感器的選擇應(yīng)根據(jù)應(yīng)用的輸出負(fù)載要求進(jìn)行。一個(gè)好的初始選擇是(L=left(frac{V{OUT }+V{SW(BOT)}}{f{SW}}right) cdot 0.7)，其中(f{sw })是開(kāi)關(guān)頻率，(V{OUT })是輸出電壓，(V{SW(BOT) })是底部開(kāi)關(guān)壓降。同時(shí)，電感器的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1/2的電感紋波電流。
• 輸入電容器：VIN應(yīng)至少使用三個(gè)陶瓷電容器進(jìn)行旁路，兩個(gè)小于1μF的小電容器應(yīng)靠近芯片放置，一個(gè)較大的2.2μF或更高的電容器應(yīng)放置在附近。對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用，可能需要兩個(gè)串聯(lián)的輸入電容器。
• 輸出電容器：輸出電容器的主要作用是濾波和存儲(chǔ)能量，以滿足瞬態(tài)負(fù)載和穩(wěn)定控制環(huán)路。陶瓷電容器具有低ESR和良好的紋波性能，建議使用X5R或X7R類(lèi)型。

五、典型應(yīng)用

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路，包括5V 6A、3.3V 6A、12V 6A、24V 6A等不同輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器，以及具有軟啟動(dòng)和電源良好指示功能的電路。這些電路展示了LT8640S/LT8643S/LT8640SA/LT8643SA在不同應(yīng)用場(chǎng)景下的靈活性和可靠性。

六、總結(jié)

LT8640S/LT8643S/LT8640SA/LT8643SA憑借其卓越的性能和豐富的功能，為電子工程師提供了一個(gè)強(qiáng)大的電源管理解決方案。無(wú)論是在汽車(chē)、工業(yè)還是其他對(duì)電源性能要求較高的應(yīng)用中，它都能發(fā)揮出色的作用。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇元件和工作模式，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和效率。

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