LTM4630 - 1 模塊調(diào)節(jié)器演示電路 DC2157A 技術(shù)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源模塊的高效性、準(zhǔn)確性和靈活性是至關(guān)重要的。今天，我們來深入探討一下 Linear Technology 公司的 LTM4630 - 1 雙 18A 或單 36A μModule? 調(diào)節(jié)器以及其演示電路 DC2157A。

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一、LTM4630 - 1 及 DC2157A 概述

DC2157A 演示電路采用了 LTM4630EY - 1 電源模塊調(diào)節(jié)器，它具有高效率、高密度的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)雙 18A 輸出，并且總直流輸出精度可達(dá) ±0.8%。其輸入電壓范圍為 4.5V 至 15V，輸出電壓可在 0.6V 至 1.8V 之間進(jìn)行編程。在每個(gè)通道中，DC2157A 最大能提供 18A 的電流。借助外部補(bǔ)償，在 25% 負(fù)載階躍時(shí)可實(shí)現(xiàn) ±3% 的瞬態(tài)精度。不過，在某些 (V{IN})、(V{OUT}) 和熱條件下，需要對(duì)輸出電流進(jìn)行降額處理，具體細(xì)節(jié)可參考數(shù)據(jù)手冊(cè)。

該模塊在重負(fù)載條件下以連續(xù)導(dǎo)通模式運(yùn)行。對(duì)于低負(fù)載電流下的高效率需求，MODE 跳線（JP1）可選擇脈沖跳過模式（適用于對(duì)噪聲敏感的應(yīng)用）或 Burst Mode? 操作（適用于對(duì)噪聲不太敏感的應(yīng)用）。此外，兩個(gè)輸出還可以通過可選的跳線電阻并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)單 36A 的輸出解決方案。用戶還能通過 TRACK/SS 引腳對(duì)輸出的上升和下降斜坡進(jìn)行編程，輸出可以與另一個(gè)電源的輸出同時(shí)或按比例跟蹤。同時(shí)，遠(yuǎn)程輸出電壓感應(yīng)功能可改善負(fù)載點(diǎn)的輸出電壓調(diào)節(jié)。LTM4630 - 1 采用緊湊的 16mm × 16mm × 5.01mm BGA 封裝，非常適合許多高密度負(fù)載點(diǎn)調(diào)節(jié)應(yīng)用。

二、性能總結(jié)

1. 基本參數(shù)

在 (T_{A}=25^{circ}C) 的條件下，各項(xiàng)參數(shù)表現(xiàn)如下：

• 輸入電壓范圍：4.5V ~ 15V
• 輸出電壓：
  • VOUT1（LTM4630 - 1A）：當(dāng) (V{IN}) 在 4.5V ~ 15V 之間，(I{OUT1}) 在 0A ~ 18A 之間，且 JP1 設(shè)為 CCM 時(shí)，輸出為 1.5V ±0.8%（即 1.488V ~ 1.512V）。
  • VOUT2（LTM4630 - 1A）：當(dāng) (V{IN}) 在 4.5V ~ 15V 之間，(I{OUT2}) 在 0A ~ 18A 之間，且 JP1 設(shè)為 CCM 時(shí)，輸出為 1.0V ±0.8%（即 0.992V ~ 1.008V）。
• 每通道最大連續(xù)輸出電流：在某些 (V{IN})、(V{OUT}) 和熱條件下需要降額，具體細(xì)節(jié)見數(shù)據(jù)手冊(cè)，最大為 18A。
• 默認(rèn)工作頻率：500kHz
• 電阻可編程頻率范圍：250kHz 至 780kHz
• 外部時(shí)鐘同步頻率范圍：400kHz 至 780kHz

2. 效率與負(fù)載瞬態(tài)

• 效率：
  • 通道 1：當(dāng) (V{IN}=5V)，(V{OUT1}=1.5V)，(I{OUT1}=18A)，(f{SW}=500kHz) 時(shí)，效率為 89.7%。
  • 通道 2：當(dāng) (V{IN}=5V)，(V{OUT2}=1.0V)，(I{OUT2}=18A)，(f{SW}=500kHz) 時(shí)，效率為 86.2%。
• 負(fù)載瞬態(tài)：
  • 通道 1：當(dāng) (V{IN}=12V)，(V{OUT1}=1.5V)，負(fù)載階躍 (I_{STEP}) 從 0A 到 4.5A 時(shí)，可參考圖 4。
  • 通道 2：當(dāng) (V{IN}=12V)，(V{OUT2}=1.0V)，負(fù)載階躍 (I_{STEP}) 從 0A 到 4.5A 時(shí)，可參考圖 5。

三、快速啟動(dòng)步驟

1. 跳線設(shè)置

2. 連接設(shè)備

在電源關(guān)閉的情況下，按照?qǐng)D 1 連接輸入電源、負(fù)載和儀表。將負(fù)載預(yù)設(shè)為 0A，(V_{IN}) 電源預(yù)設(shè)為 12V。

3. 開啟電源

開啟輸入電源，此時(shí)通道 1 的輸出電壓應(yīng)為 1.5V ±0.8%（1.488V ~ 1.512V），通道 2 的輸出電壓應(yīng)為 1.0V ±0.8%（0.992V ~ 1.008V）。

4. 調(diào)整負(fù)載并觀察參數(shù)

當(dāng)輸出電壓穩(wěn)定后，在工作范圍內(nèi)調(diào)整負(fù)載，觀察輸出電壓調(diào)節(jié)、輸出電壓紋波、效率等參數(shù)。輸出紋波應(yīng)使用 BNC 電纜在 J1 和 J2 處測(cè)量，示波器或 BNC 電纜應(yīng)設(shè)置 50Ω 終端。

5. 可選的負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試

若要進(jìn)行負(fù)載瞬態(tài)測(cè)試，可在 IOSTEP CLK 和 GND 測(cè)試點(diǎn)之間施加一個(gè)可調(diào)脈沖信號(hào)。脈沖幅度（3V ~ 3.5V）設(shè)置負(fù)載階躍電流幅度，輸出瞬態(tài)電流可在 BNC 連接器 J3（15mV/A）處監(jiān)測(cè)。脈沖信號(hào)的占空比應(yīng)非常?。?10%），以限制瞬態(tài)負(fù)載電路的熱應(yīng)力。通過切換板背面的跳線電阻 R34 或 R35，可相應(yīng)地對(duì)通道 1 或通道 2 施加負(fù)載瞬態(tài)。

6. 外部時(shí)鐘同步

若要將 LTM4630 - 1 與外部時(shí)鐘信號(hào)同步，將 JP1 跳線置于 EXT_CLK 位置，并在 CLKIN 測(cè)試點(diǎn)施加一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（0 ~ 5V，方波）。

7. 輸出跟蹤

LTM4630 - 1 的輸出可以跟蹤另一個(gè)電源。跳線 JP4 和 JP5 可選擇軟啟動(dòng)或輸出跟蹤。若選擇跟蹤外部電壓，則需要將相應(yīng)的測(cè)試點(diǎn) TRACK1 和 TRACK2 連接到有效的電壓信號(hào)。

8. 配置為 2 相單輸出

若要將 LTM4630 - 1 在 DC2157A 上配置為高達(dá) 36A 的 2 相單輸出，需在 R14、R17、R28、R39 上安裝 0Ω 電阻，并移除 R7、R19。輸出電壓由 R25 根據(jù)公式 [V_{OUT}=0.6V(1 + 60.4k / R25)] 設(shè)置。

四、元件清單

文檔中詳細(xì)列出了電路所需的元件清單，包括電容、電阻、集成電路等，以及演示板的硬件元件，如測(cè)試點(diǎn)、連接器、跳線等。這些元件的具體型號(hào)和參數(shù)都有明確標(biāo)注，為電路的搭建和調(diào)試提供了詳細(xì)的參考。

五、注意事項(xiàng)

Linear Technology 公司提供的這款演示板僅用于工程開發(fā)或評(píng)估目的，并非用于商業(yè)用途。該演示板可能在設(shè)計(jì)、營(yíng)銷和制造相關(guān)的保護(hù)考慮方面不夠完善，可能不符合歐盟電磁兼容性指令或其他法規(guī)的技術(shù)要求。如果評(píng)估套件不符合演示板手冊(cè)中規(guī)定的規(guī)格，可在交付日期起 30 天內(nèi)退還以獲得全額退款。用戶需承擔(dān)產(chǎn)品正確和安全處理的所有責(zé)任和義務(wù)，同時(shí)要注意靜電放電防護(hù)。此外，該產(chǎn)品可能未通過相關(guān)監(jiān)管認(rèn)證（如 FCC、UL、CE 等）。

在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師們需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求和場(chǎng)景，合理利用 LTM4630 - 1 模塊調(diào)節(jié)器及其演示電路 DC2157A 的各項(xiàng)特性，同時(shí)要嚴(yán)格遵循注意事項(xiàng)，確保設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。大家在使用過程中有沒有遇到過類似模塊的特殊應(yīng)用場(chǎng)景呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。