LT3645：高性能雙輸出調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)之道

在當(dāng)今的電子設(shè)備設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定、高效的電源管理是至關(guān)重要的。LINEAR TECHNOLOGY的LT3645雙輸出調(diào)節(jié)器就是一款在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色的電源管理芯片。下面，我們就來(lái)深入了解一下這款芯片的特點(diǎn)、性能以及設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)。

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LT3645芯片概述

LT3645是一款集500mA降壓調(diào)節(jié)器和200mA低壓差線性調(diào)節(jié)器（LDO）于一體的雙輸出調(diào)節(jié)器。其輸入電壓范圍寬廣，從3.6V到36V，能適應(yīng)多種電源，如24V工業(yè)電源和汽車(chē)電池。高工作頻率（750kHz）允許使用小型、低成本的電感和電容，從而實(shí)現(xiàn)非常緊湊的解決方案。

主要特性

1. 寬輸入范圍：可在3.6V至36V電壓下工作，輸入過(guò)壓鎖定功能能保護(hù)電路承受高達(dá)55V的瞬態(tài)電壓。
2. 強(qiáng)大的輸出能力：500mA輸出電流的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器和200mA的LDO，LDO輸入范圍1.2V至16V，輸出范圍0.8V至8V，壓差電壓低至310mV。
3. 多種保護(hù)功能：具備精確可編程欠壓鎖定、短路保護(hù)、內(nèi)部軟啟動(dòng)功能，關(guān)機(jī)電流小于2μA。
4. 小封裝：采用熱增強(qiáng)型16引腳（3mm×3mm）QFN和12引腳MSE封裝，節(jié)省空間。

典型應(yīng)用

適用于汽車(chē)CMOS圖像傳感器、工業(yè)/汽車(chē)微控制器電源等領(lǐng)域。

電氣特性與性能表現(xiàn)

電氣特性

在不同的工作條件下，LT3645有著明確的電氣參數(shù)。例如，輸入欠壓鎖定上升閾值為3V至3.6V，過(guò)壓鎖定上升閾值為36V至40V；反饋電壓FB穩(wěn)定在0.79V至0.81V等。這些參數(shù)確保了芯片在各種環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行。

性能表現(xiàn)

從典型性能特性曲線可以看出，在不同的輸入電壓和輸出電流條件下，芯片的效率表現(xiàn)良好。例如，在輸出電壓為5V和3.3V時(shí)，效率能達(dá)到較高水平。同時(shí)，芯片的開(kāi)關(guān)頻率、電流限制等參數(shù)也能在不同溫度下保持相對(duì)穩(wěn)定。

引腳功能與工作原理

引腳功能

LT3645的引腳設(shè)計(jì)合理，每個(gè)引腳都有其特定的功能：

• EN/UVLO引腳：用于啟用降壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器和LDO，可通過(guò)電阻分壓器設(shè)置欠壓鎖定點(diǎn)。
• FB引腳：用于編程降壓輸出電壓，芯片將該引腳調(diào)節(jié)到0.8V。
• GND引腳：應(yīng)連接到芯片下方的局部接地平面，反饋分壓器的返回端也連接到該引腳。
• DA引腳：用于感應(yīng)外部續(xù)流二極管電流，防止降壓調(diào)節(jié)器在電流過(guò)高時(shí)切換。
• BOOST引腳：為內(nèi)部雙極型NPN功率開(kāi)關(guān)提供驅(qū)動(dòng)電壓。
• SW引腳：是內(nèi)部降壓功率開(kāi)關(guān)的輸出端。
• VIN引腳：為芯片的內(nèi)部電路、降壓功率開(kāi)關(guān)和LDO提供電流。
• VCC2引腳：為線性調(diào)節(jié)器的輸出器件提供電流，也是產(chǎn)生BOOST電壓的內(nèi)部肖特基二極管的陽(yáng)極。
• OUT2引腳：是LDO的輸出端。
• FB2引腳：用于編程LDO輸出電壓，芯片將該引腳調(diào)節(jié)到0.797V。
• EN2引腳：用于啟用線性調(diào)節(jié)器。
• NPG引腳：是一個(gè)集電極開(kāi)路輸出，用于指示降壓和LDO輸出電壓均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

工作原理

芯片包括一個(gè)恒定頻率、電流模式的降壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器和一個(gè)LDO。當(dāng)EN/UVLO小于~0.7V時(shí)，降壓和LDO均關(guān)閉；當(dāng)EN/UVLO大于1.23V時(shí)，降壓開(kāi)啟。欠壓鎖定（UVLO）在VIN小于3.4V時(shí)關(guān)閉降壓和LDO，過(guò)壓鎖定（OVLO）在VIN大于38.5V時(shí)關(guān)閉。內(nèi)部熱關(guān)斷電路會(huì)在芯片溫度超過(guò)~160°C時(shí)關(guān)閉降壓和LDO。

降壓調(diào)節(jié)器通過(guò)內(nèi)部振蕩器使RS觸發(fā)器置位，開(kāi)啟內(nèi)部功率開(kāi)關(guān)。比較器監(jiān)測(cè)VIN和SW引腳之間的電流，當(dāng)電流達(dá)到由VC電壓和內(nèi)部斜率補(bǔ)償確定的水平時(shí)，關(guān)閉開(kāi)關(guān)。LDO僅在EN/UVLO大于1.23V且EN2大于1.3V時(shí)工作。

設(shè)計(jì)應(yīng)用要點(diǎn)

電阻網(wǎng)絡(luò)編程

通過(guò)電阻分壓器在輸出與VFB和VFB2引腳之間編程輸出電壓。公式為： [R 1=R 2 cdotleft(frac{V{OUT }}{0.8}-1right)] [R 3=R 4 cdotleft(frac{V{OUT 2}}{0.797}-1right)] R2和R4應(yīng)不大于20k，以避免偏置電流誤差。在降壓轉(zhuǎn)換器中，可在Vout和VFB之間添加22pF的相位超前電容以減少輕載紋波。

輸入電壓范圍

最大工作輸入電壓為36V，最小輸入電壓由芯片最小工作電壓（3.6V）或最大占空比決定。占空比計(jì)算公式為： [D C=left(V{OUT }+V{D}right) /left(V{IN }-V{SW}+V{D}right)] 最小輸入電壓計(jì)算公式為： [V{I N(M I N)}=left(left(V{OUT }+V{D}right) / D C{M A X}right)-V{D}+V_{S W}] 最大輸入電壓由VIN和BOOST引腳的絕對(duì)最大額定值決定。

電感選擇

電感值計(jì)算公式為： [L=2.2 cdotleft(V{OUT }+V{D}right) / f] 為確保在故障條件下穩(wěn)定工作，電感飽和電流應(yīng)高于1.5A，串聯(lián)電阻（DCR）應(yīng)小于0.1Ω。

電容選擇

輸入電容應(yīng)選用1μF或更高的X7R或X5R類(lèi)型陶瓷電容，以減少輸入電壓紋波。輸出電容的選擇要考慮濾波和儲(chǔ)能功能，陶瓷電容具有低等效串聯(lián)電阻（ESR），能提供良好的紋波性能。計(jì)算公式為： [C{OUT }=26.4 /left(V{OUT } cdot fright)]

其他要點(diǎn)

• BOOST引腳：外部電容C2和內(nèi)部肖特基二極管構(gòu)成電荷泵電路，產(chǎn)生高于輸入電壓的BOOST電壓。占空比小于50%時(shí)，C2選用0.1μF；占空比大于50%時(shí)，C2選用0.22μF。
• 軟啟動(dòng)：芯片具有500μs的內(nèi)部軟啟動(dòng)功能，可減少啟動(dòng)時(shí)的最大輸入電流。
• PCB布局：布局時(shí)要確保大的開(kāi)關(guān)電流回路盡可能小，并連接到系統(tǒng)接地。將電感、輸出電容等組件放置在電路板同一側(cè)，F(xiàn)B節(jié)點(diǎn)要小，以避免受到SW和BOOST節(jié)點(diǎn)的干擾。

總結(jié)

LT3645憑借其寬輸入范圍、強(qiáng)大的輸出能力和多種保護(hù)功能，成為了眾多電源管理應(yīng)用的理想選擇。在設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中，合理選擇電阻、電感、電容等元件，注意PCB布局和熱管理等要點(diǎn)，能夠充分發(fā)揮芯片的性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的電源設(shè)計(jì)。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨根據(jù)具體需求深入研究，挖掘更多的應(yīng)用潛力。你在使用類(lèi)似芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。