具快速瞬态响应和超低EMI辐射的单片式65V、8A降压型稳压器

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上传日期: 2021-01-21

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资料介绍

标签:LT8645S(4)电源(7855)

YingChengAnalogDevices公司

引言

LT8645S和LT8646S是65V同步降压型单片式稳压器,支持8A输出。它们的SilentSwitcher®2架构可实现优异的EMI性能,这与电路板布局无关。LT8646S具有RC外部补偿功能电路,以优化瞬态响应。

宽输入范围和高输出电流单片式解决方案

当设计用于48V总线系统的降压型转换器时,电源设计师倾向于选择控制器解决方案(外部MOSFET),而非尺寸小得多的单片式稳压器(内部MOSFET),这是因为,能够处理如此高输入电压的单片式稳压器寥寥无几,其中大多数的输出电流被限制在5A以下。LT8645S/LT8646S单片式稳压器破除了这一陈规。

LT8645S/LT8646S的65V输入、高电流单片式SilentSwitcher2降压型稳压器接受3.4V至65V的宽输入电压范围,并支持高达8A的输出电流。图1示出了一款采用LT8645S的完整12V输出(在8A)解决方案。LT8645S运用内部补偿,因而可减少外部组件数目并简化设计。旁路电容器的集成进一步缩减了总体解决方案尺寸。如图2所示,该解决方案的效率达到97%。

图1.采用LT8645S(在400kHz)的12V、8A应用电路。

图2.LT8645S12V/8A输出效率(图1所示设计)。

快速瞬态响应和超低EMI

针对特定的应用,只需采用两个外部组件(VC引脚上的一个电阻器和一个电容器)以优化LT8646S的瞬态响应。图3示出了5V/8A输出LT8646S解决方案,图4则显示了采用优化补偿所实现的负载瞬态响应。

图3.超低EMILT8646S5V、8A降压型转换器(扩展频谱模式被启用)。

图4.LT8646S12V至5V、2A负载阶跃瞬态响应(图3所示设计,fSW=2MHz)。

在该解决方案中,开关频率被设定在2MHz,因而允许使用一个小的1μH电感器。另外,LT8645S/LT8646S还可在过载或短路情况下安全地承受电感器饱和,这得益于高速峰值电流模式架构。因此,不必为了应对过流瞬变而使用过大的电感器,除非必需防止出现持续时间很长的过载或短路。

LT8645S/LT8646S均采用一种SilentSwitcher2架构,此架构结合了分离的热环路和集成化旁路电容器。因此,EMI性能对电路板布局是不敏感的,从而在那些要求超低EMI的设计中解除了工程师的这一设计担忧。图5给出了采用图3所示解决方案时的CISPR25辐射EMI测试结果。利用铁氧体磁珠和电容滤波器,电路能够满足严格的CISPR25Class5限制。

图5.图3所示设计的LT8646SCISPR25辐射发射测试结果(14V输入至5V/4A输出,fSW=2MHz)。

小的最短导通时间和高降压比

LT8645S和LT8646S具有仅40ns的最短导通时间,因而使其能支持高降压比,甚至在2MHz的高开关频率条件下也不例外。例如,在2MHz频率下将48V转换至5V需要52ns的导通时间,这是采用大多数转换器都做不到的。该降压比通常将要求工程师选择一款两级转换器(具有一个中间电压),但是,LT8645S和LT8646S单片式稳压器则皆能单独完成此转换,从而降低了电源尺寸和复杂性。

图6示出了一款用于达30V之输入的1.8V/8A输出解决方案,其采用了工作在1MHz开关频率的LT8645S。如果跳过某些开关周期是可以接受的,那么输入可升高至65V的绝对最大额定值。当输出低于3.1V时,LT8645S的BIAS引脚可连接至一个高于3.1V(即3.3V或5V)的外部电源,以改善效率。

图6.穿越65V输入瞬变过程运行的LT8645S1MHz1.8V/8A应用电路。

结论

LT8645S和LT8646S8A同步超低EMI单片式开关稳压器可提供小型6mmx4mmLQFN封装。其获专利的SilentSwitcher2架构可实现相当低的EMI辐射、高效率和紧凑的解决方案占板面积。输入可以高达65V。40ns的最短导通时间提供高降压比,实现了直接低电压输出,不需要两级转换。

作者简介

YingCheng是电源产品部的一名高级应用工程师。她毕业于密苏里科技大学(前身为密苏里罗拉大学),获电气工程博士学位。Ying已在凌力尔特(现隶属ADI)服务6年,从事DC-DC开关稳压器和LDO稳压器的研发工作。联系方式:ying.cheng@analog.com

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