LT3645：高性能双输出调节器的设计之道

在当今的电子设备设计中，稳定、高效的电源管理是至关重要的。LINEAR TECHNOLOGY的LT3645双输出调节器就是一款在众多应用场景中表现出色的电源管理芯片。下面，我们就来深入了解一下这款芯片的特点、性能以及设计应用要点。

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LT3645芯片概述

LT3645是一款集500mA降压调节器和200mA低压差线性调节器（LDO）于一体的双输出调节器。其输入电压范围宽广，从3.6V到36V，能适应多种电源，如24V工业电源和汽车电池。高工作频率（750kHz）允许使用小型、低成本的电感和电容，从而实现非常紧凑的解决方案。

主要特性

1. 宽输入范围：可在3.6V至36V电压下工作，输入过压锁定功能能保护电路承受高达55V的瞬态电压。
2. 强大的输出能力：500mA输出电流的开关调节器和200mA的LDO，LDO输入范围1.2V至16V，输出范围0.8V至8V，压差电压低至310mV。
3. 多种保护功能：具备精确可编程欠压锁定、短路保护、内部软启动功能，关机电流小于2μA。
4. 小封装：采用热增强型16引脚（3mm×3mm）QFN和12引脚MSE封装，节省空间。

典型应用

适用于汽车CMOS图像传感器、工业/汽车微控制器电源等领域。

电气特性与性能表现

电气特性

在不同的工作条件下，LT3645有着明确的电气参数。例如，输入欠压锁定上升阈值为3V至3.6V，过压锁定上升阈值为36V至40V；反馈电压FB稳定在0.79V至0.81V等。这些参数确保了芯片在各种环境下的稳定运行。

性能表现

从典型性能特性曲线可以看出，在不同的输入电压和输出电流条件下，芯片的效率表现良好。例如，在输出电压为5V和3.3V时，效率能达到较高水平。同时，芯片的开关频率、电流限制等参数也能在不同温度下保持相对稳定。

引脚功能与工作原理

引脚功能

LT3645的引脚设计合理，每个引脚都有其特定的功能：

• EN/UVLO引脚：用于启用降压开关调节器和LDO，可通过电阻分压器设置欠压锁定点。
• FB引脚：用于编程降压输出电压，芯片将该引脚调节到0.8V。
• GND引脚：应连接到芯片下方的局部接地平面，反馈分压器的返回端也连接到该引脚。
• DA引脚：用于感应外部续流二极管电流，防止降压调节器在电流过高时切换。
• BOOST引脚：为内部双极型NPN功率开关提供驱动电压。
• SW引脚：是内部降压功率开关的输出端。
• VIN引脚：为芯片的内部电路、降压功率开关和LDO提供电流。
• VCC2引脚：为线性调节器的输出器件提供电流，也是产生BOOST电压的内部肖特基二极管的阳极。
• OUT2引脚：是LDO的输出端。
• FB2引脚：用于编程LDO输出电压，芯片将该引脚调节到0.797V。
• EN2引脚：用于启用线性调节器。
• NPG引脚：是一个集电极开路输出，用于指示降压和LDO输出电压均处于稳压状态。

工作原理

芯片包括一个恒定频率、电流模式的降压开关调节器和一个LDO。当EN/UVLO小于~0.7V时，降压和LDO均关闭；当EN/UVLO大于1.23V时，降压开启。欠压锁定（UVLO）在VIN小于3.4V时关闭降压和LDO，过压锁定（OVLO）在VIN大于38.5V时关闭。内部热关断电路会在芯片温度超过~160°C时关闭降压和LDO。

降压调节器通过内部振荡器使RS触发器置位，开启内部功率开关。比较器监测VIN和SW引脚之间的电流，当电流达到由VC电压和内部斜率补偿确定的水平时，关闭开关。LDO仅在EN/UVLO大于1.23V且EN2大于1.3V时工作。

设计应用要点

电阻网络编程

通过电阻分压器在输出与VFB和VFB2引脚之间编程输出电压。公式为： [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应不大于20k，以避免偏置电流误差。在降压转换器中，可在Vout和VFB之间添加22pF的相位超前电容以减少轻载纹波。

输入电压范围

最大工作输入电压为36V，最小输入电压由芯片最小工作电压（3.6V）或最大占空比决定。占空比计算公式为： [D C=left(V{OUT }+V{D}right) /left(V{IN }-V{SW}+V{D}right)] 最小输入电压计算公式为： [V{I N(M I N)}=left(left(V{OUT }+V{D}right) / D C{M A X}right)-V{D}+V_{S W}] 最大输入电压由VIN和BOOST引脚的绝对最大额定值决定。

电感选择

电感值计算公式为： [L=2.2 cdotleft(V{OUT }+V{D}right) / f] 为确保在故障条件下稳定工作，电感饱和电流应高于1.5A，串联电阻（DCR）应小于0.1Ω。

电容选择

输入电容应选用1μF或更高的X7R或X5R类型陶瓷电容，以减少输入电压纹波。输出电容的选择要考虑滤波和储能功能，陶瓷电容具有低等效串联电阻（ESR），能提供良好的纹波性能。计算公式为： [C{OUT }=26.4 /left(V{OUT } cdot fright)]

其他要点

• BOOST引脚：外部电容C2和内部肖特基二极管构成电荷泵电路，产生高于输入电压的BOOST电压。占空比小于50%时，C2选用0.1μF；占空比大于50%时，C2选用0.22μF。
• 软启动：芯片具有500μs的内部软启动功能，可减少启动时的最大输入电流。
• PCB布局：布局时要确保大的开关电流回路尽可能小，并连接到系统接地。将电感、输出电容等组件放置在电路板同一侧，FB节点要小，以避免受到SW和BOOST节点的干扰。

总结

LT3645凭借其宽输入范围、强大的输出能力和多种保护功能，成为了众多电源管理应用的理想选择。在设计应用过程中，合理选择电阻、电感、电容等元件，注意PCB布局和热管理等要点，能够充分发挥芯片的性能，实现稳定、高效的电源设计。各位工程师在实际应用中，不妨根据具体需求深入研究，挖掘更多的应用潜力。你在使用类似芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。