LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器：高效低功耗的電源解決方案

在電子設備的電源設計中，高效、低功耗且性能穩(wěn)定的降壓調(diào)節(jié)器至關(guān)重要。今天我們來深入探討一下LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器，看看它在電源設計領(lǐng)域能為我們帶來哪些驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

LT8610A/LT8610AB系列是緊湊型、高效率、高速同步單片降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，僅消耗2.5μA的靜態(tài)電流。與LT8610相比，它們具有更高的最大輸出電流（3.5A）和更快的最小開關(guān)導通時間（30ns）。其中，LT8610A具有與LT8610相同的低紋波突發(fā)模式性能，而LT8610AB則具有更高的輕載效率。

1.1 關(guān)鍵特性對比

從這些數(shù)據(jù)可以看出，LT8610A/LT8610AB在輸出電流和開關(guān)速度上有明顯提升，而LT8610AB在輕載效率方面表現(xiàn)更為出色。

二、產(chǎn)品特性詳解

2.1 寬輸入電壓范圍

該系列的輸入電壓范圍為3.4V至42V，能夠適應多種不同的電源環(huán)境，為設計帶來了更大的靈活性。

2.2 超低靜態(tài)電流突發(fā)模式

在調(diào)節(jié)12V輸入至3.3V輸出時，僅消耗2.5μA的靜態(tài)電流（IQ）。在輕載情況下，采用低紋波突發(fā)模式運行，可有效降低輸入靜態(tài)電流，同時將輸出電壓紋波降至最低。

2.3 固定輸出電壓

提供3.3V和5V的固定輸出電壓選項，滿足不同設備的電源需求。

2.4 高效同步操作

在1A負載、5V輸出且輸入為12V時，效率可達95%；在1A負載、3.3V輸出且輸入為12V時，效率可達93%。

2.5 低 dropout

在所有條件下，1A負載時的dropout電壓僅為200mV，確保在不同負載情況下都能穩(wěn)定輸出。

2.6 安全耐受電感飽和

在過載情況下，能夠安全耐受電感飽和，保護電路免受損壞。

2.7 可調(diào)節(jié)和同步頻率

開關(guān)頻率可在200kHz至2.2MHz之間調(diào)節(jié)，并且可以同步到外部時鐘，方便與其他電路協(xié)同工作。

2.8 準確的使能引腳閾值

EN/UV引腳具有準確的1V閾值，可用于輸入欠壓鎖定或關(guān)閉功能。

2.9 輸出軟啟動和跟蹤

通過TR/SS引腳可以控制輸出電壓的斜坡速率，實現(xiàn)軟啟動功能，避免電流沖擊。同時，還支持輸出跟蹤功能。

2.10 小尺寸熱增強封裝

采用16引腳MSOP封裝，尺寸小巧，并且具有良好的熱性能，有助于散熱。

2.11 AEC - Q100認證

適用于汽車應用，滿足汽車級產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求。

三、引腳功能及應用

3.1 引腳功能

• SYNC（引腳1）：外部時鐘同步輸入。接地可實現(xiàn)低紋波突發(fā)模式操作；連接到時鐘源可同步到外部頻率；施加3V或更高的直流電壓或連接到INTVCC可進入脈沖跳躍模式。
• TR/SS（引腳2）：輸出跟蹤和軟啟動引腳。通過連接電容可以控制輸出電壓的斜坡速率，在啟動時實現(xiàn)軟啟動功能。
• RT（引腳3）：通過連接電阻到地來設置開關(guān)頻率。
• EN/UV（引腳4）：低電平時關(guān)閉芯片，高電平時芯片工作。閾值電壓為1.00V（上升）和0.96V（下降）。
• VIN（引腳5、6）：為芯片內(nèi)部電路和內(nèi)部頂部功率開關(guān)提供電流，必須連接在一起并進行本地旁路。
• NC（引腳7）：未連接引腳。
• SW（引腳9、10、11）：內(nèi)部功率開關(guān)的輸出，連接到電感和升壓電容。
• BST（引腳12）：為頂部功率開關(guān)提供高于輸入電壓的驅(qū)動電壓，需靠近芯片放置0.1μF的升壓電容。
• INTVCC（引腳13）：內(nèi)部3.4V調(diào)節(jié)器旁路引腳，為內(nèi)部功率驅(qū)動器和控制電路供電。
• BIAS（引腳14）：當BIAS引腳連接到高于3.1V的電壓時，內(nèi)部調(diào)節(jié)器將從該引腳獲取電流，以提高效率。
• PG（引腳15）：內(nèi)部比較器的開漏輸出，當輸出電壓在設定值的±9%范圍內(nèi)且無故障時，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。
• FB（引腳16，LT8610A/LT8610AB）：調(diào)節(jié)FB引腳電壓至0.970V，連接反饋電阻分壓器抽頭。
• VOUT（引腳16，LT8610A - 3.3/LT8610A - 5/LT8610AB - 3.3/LT8610AB - 5）：固定輸出電壓引腳，分別調(diào)節(jié)至3.3V或5V。
• GND（引腳8，暴露焊盤引腳17）：接地引腳，是內(nèi)部底部開關(guān)的返回路徑，暴露焊盤必須焊接到PCB以降低熱阻。

3.2 典型應用電路

文檔中給出了多種典型應用電路，如5V、3.3V、1.8V等不同輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器電路。在設計時，需要根據(jù)具體的應用需求選擇合適的電路參數(shù)，如電感、電容等。

四、應用信息

4.1 實現(xiàn)超低靜態(tài)電流

在輕載情況下，LT8610A/LT8610AB采用低紋波突發(fā)模式運行，通過減少脈沖頻率和增加睡眠模式時間，將靜態(tài)電流降至接近2.5μA。為了優(yōu)化輕載時的靜態(tài)電流性能，應盡量減小反饋電阻分壓器中的電流。

4.2 FB電阻網(wǎng)絡

輸出電壓通過輸出和FB引腳之間的電阻分壓器進行編程。建議使用1%精度的電阻以保持輸出電壓的準確性。對于固定輸出版本，內(nèi)部已經(jīng)集成了反饋電阻網(wǎng)絡和相位超前電容。

4.3 設置開關(guān)頻率

通過連接電阻從RT引腳到地，可以將開關(guān)頻率設置在200kHz至2.2MHz之間?？梢允褂霉?RT = frac{46.5}{fSW} - 5.2)（RT單位為kΩ，fSW為所需開關(guān)頻率，單位為MHz）來計算所需的RT電阻值。

4.4 電感選擇和最大輸出電流

電感的選擇對電路性能至關(guān)重要。一般來說，電感值可以根據(jù)公式(L = frac{VOUT + VSW(BOT)}{fSW})計算。同時，電感的RMS電流額定值應大于應用的最大預期輸出負載，飽和電流額定值應高于負載電流加上1/2的電感紋波電流。

4.5 輸入電容

使用X7R或X5R類型的陶瓷電容對輸入進行旁路，放置在靠近VIN和PGND引腳的位置。當使用較低的開關(guān)頻率時，需要更大的輸入電容。

4.6 輸出電容和輸出紋波

輸出電容的主要作用是濾波和存儲能量，選擇X5R或X7R類型的陶瓷電容可以提供低輸出紋波和良好的瞬態(tài)響應。增加輸出電容可以降低輸出電壓紋波，但可能會增加成本和占用空間。

4.7 使能引腳

EN引腳低電平時芯片關(guān)閉，高電平時芯片工作。可以通過連接電阻分壓器從VIN到EN來設置輸入電壓閾值，以避免在低輸入電壓時出現(xiàn)問題。

4.8 INTVCC調(diào)節(jié)器

內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器產(chǎn)生3.4V電源，為驅(qū)動器和內(nèi)部偏置電路供電。需要使用至少1μF的陶瓷電容進行旁路。當BIAS引腳電壓高于3.1V時，內(nèi)部LDO可以從該引腳獲取電流以提高效率。

4.9 輸出電壓跟蹤和軟啟動

通過TR/SS引腳可以控制輸出電壓的斜坡速率，實現(xiàn)軟啟動功能。在故障條件下，TR/SS引腳的外部軟啟動電容會被放電，故障清除后重新開始斜坡。

4.10 輸出功率良好指示

當輸出電壓在調(diào)節(jié)點的±9%范圍內(nèi)時，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)；否則，內(nèi)部下拉裝置將PG引腳拉低。同時，在多種故障條件下，PG引腳也會被拉低。

4.11 同步

通過SYNC引腳可以選擇低紋波突發(fā)模式或同步到外部頻率。在同步到外部時鐘時，芯片將進入脈沖跳躍模式。

4.12 短路和反接輸入保護

芯片能夠耐受輸出短路，在輸出短路和欠壓條件下，會采取頻率折返和監(jiān)測底部開關(guān)電流等措施來保護電路。同時，通過合理的電路連接可以防止輸入短路和反接。

4.13 PCB布局

在PCB布局時，需要注意輸入電容、電感和輸出電容的放置，盡量減小開關(guān)電流回路的面積，以降低EMI。同時，要確保SW和BOOST節(jié)點盡可能小，F(xiàn)B和RT節(jié)點要遠離SW和BOOST節(jié)點。

4.14 高溫考慮

在高溫環(huán)境下，需要注意PCB的散熱設計，確保芯片的散熱良好?？梢酝ㄟ^增加散熱面積、使用散熱片等方式來降低芯片溫度。同時，隨著環(huán)境溫度接近最大結(jié)溫，需要降低最大負載電流。

五、總結(jié)

LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器以其高效、低功耗、寬輸入電壓范圍等優(yōu)點，為電子設備的電源設計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求，合理選擇電路參數(shù)，注意PCB布局和散熱設計，以充分發(fā)揮該系列芯片的性能。你在使用這類降壓調(diào)節(jié)器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。