LTC7803或先进电源便捷设计之路

作者： Victor Khasiev ADI 高级应用工程师

简介

LTC7803是ADI公司开发的一款同步降压型控制器，可简化高性能电源的设计。这款控制器具有以下主要特性：集成低阻抗栅极驱动器，能够切换N通道MOSFET，从而降低整体转换器成本，提高效率；极低工作静态电流（5 µA）；40 V宽输入/输出电压范围；100 kHz至3 MHz的极高可编程开关频率范围；检测电阻或DCR检测可进一步提升效率；以及100%占空比。另外支持Spread Spectrum®（扩频）操作。LTC7803在±15%范围内调节开关频率，这可简化EMI合规要求并降低EMI滤波器成本。

电气原理图和功能

降压型转换器的电气原理图如图1所示。该转换器从5 V至38 V输入轨提供3.3 V电压和20 A。电驱动系统包括MOSFET Q1至Q4、电感L1和输入/输出滤波器电容。MODE引脚和跳线JP1定义强制连续导通、跳脉冲或Burst Mode®（突发模式）操作。每种操作模式都各有优缺点。在FCM中，整个输出电流范围内的低输出纹波以牺牲轻负载下的效率为代价。突发模式可在轻负载或无负载下提供高效率，但轻负载下的输出电压纹波更高。

LTC7803的另一个优势是能够与外部时钟同步，从而可避免主机系统中不同频率相互作用造成干扰问题。跳线JP2 （FREQ SET）允许在固定频率之间选择、同步到外部时钟或进行扩频操作。请注意，如果选择突发模式（MODE引脚连接至GND）并激活同步功能（PLLIN/Spread引脚上的时钟脉冲），则控制器在FCM中运行。从实际的角度来说，在这种情况下最好使用脉冲跳跃模式。脉冲跳跃模式（通过100 k？6？8电阻将MODE引脚连接至INTVCC）在轻负载下提供的效率要比FCM高得多。

图1.基于LTC7803的转换器电气原理图，VIN为5 V至38 V，VOUT为3.3 V（20A时）

效率和扩频操作

图2显示了突发模式下具有不同输入电压的转换器效率。

图2.脉冲跳跃和突发工作模式下的转换器效率

图3所示的DC2834A演示板用于LTC7803评估。图4显示DC2834在满载下的热图像。

图3.DC2834A演示板

扩频操作是LTC7803的一个重要优势。该特性大幅降低了转换器的辐射和传导噪声，并显著简化了整个系统对EMI标准的合规要求。图5比较了在CISPR 25 5类限制下，有扩频操作和无扩频操作的两次传导EMI扫描结果。

图4.在自然对流冷却、没有空气流动的情况下，

VIN为12 V、VOUT为3.3 V，电流为20 A时，转换器的热图像。

图5.在CISPR 25 5类限制下启用和禁用扩频操作（固定频率）的传导EMI扫描结果

结论

低IQ同步降压型控制器LTC7803可显著简化高效率功率转换器设计。它能够在各种输入/输出电压下工作，并具有出色的瞬态响应性能。LTC7803具有一些极重要的特性，如突发模式和扩频操作，进一步提高了效率和EMI标准合规性。

作者简介

Victor Khasiev是ADI公司的高级应用工程师，在AC/DC和DC/DC转换的电力电子领域拥有丰富的经验。他拥有两项专利，并撰写了多篇文章。这些文章涉及ADI半导体器件在汽车和工业应用中的使用，包括升压、降压、SEPIC、正到负、负到负、反激式、正激式转换器和双向备用电源。他持有高效功率因数校正解决方案和先进的栅极驱动器相关专利。Victor乐于为ADI客户提供支持，解答有关ADI产品、电源原理图设计和验证、印刷电路板布局、故障排查等问题并参与测试最终系统。