LT1374 DC/DC降压调节器演示电路DC187/DC188详解

在电子设计领域，DC/DC降压调节器是非常重要的组件，它能将较高的输入电压转换为较低的稳定输出电压，广泛应用于各种电子设备中。今天我们就来详细探讨一下基于LT1374的DC187/DC188演示电路。

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一、电路概述

DC187/DC188演示电路是完整的DC/DC降压调节器，采用了LT1374这款恒频、高效的转换器。DC187采用7引脚DD封装，DC188则采用SO - 8封装。这些电路主要用于个人电脑、磁盘驱动器、便携式手持设备以及大型系统中，作为本地板载调节器。高频开关设计允许使用小型电感器，使得这些全表面贴装解决方案非常适合对空间要求较高的系统。

二、性能总结

1. 输出电压

当跳线J1移除时，输出电压在4.91 - 5.20V之间；插入跳线J1时，输出电压在3.23 - 3.42V之间。需要注意的是，输出电压变化包含反馈分压网络±1%的容差，若需要更严格的电压范围，可以使用更高容差的电阻或固定5V输出的设备LT1374 - 5。

2. 最大负载电流

最大负载电流可达4A，但对于DC188，由于存在额外的热限制，需要注意。

3. 输入电压范围

输入电压范围为5.5 - 25V，若需要更低至4V的工作电压，可咨询LTC市场部门关于LT1506的详细信息。

4. 开关频率

开关频率在460 - 540kHz之间。

5. 输出纹波电压

输出纹波电压为60mVP - P。

6. 线性和负载调节

线性调节在5.5V到25V输入电压变化时为8mV；负载调节在负载电流从10mA到4A变化时为5mV。

7. 关断阈值

关断选项板的SHDN锁定阈值在2.3 - 2.46V之间，SHDN关断阈值在0.15 - 0.6V之间。

8. 同步范围

同步选项板的同步范围为580 - 1000kHz。

9. 电源电流

当SHDN = 0V时，电源电流为20µA。

三、典型性能特性

1. 温度与负载电流关系

通过温度上升与负载电流的关系图，可以了解到不同负载电流下芯片的温度变化情况。

2. 温度与时间关系

以DC188为例，温度上升与时间的关系图展示了其动态热响应，对于动态负载情况有很好的参考价值。

3. 效率

在10V输入、5V输出的情况下，不同输出电流下的效率也有所不同，这对于评估电路的能量转换效率非常重要。

四、电路结构与原理图

1. DC187

DC187的原理图中包含了多个组件，如电感L1、电容C1 - C5、二极管D1 - D3等。其采用7引脚塑料DD封装，部分引脚具有特殊功能，如SYNC功能可替代SHDN引脚。

2. DC188

DC188采用8引脚塑料SO封装，同样包含电感、电容、二极管等组件。与DC187相比，其布局有所不同，但基本功能一致。

五、操作说明

1. DC187与DC188对比

DC187和DC188在电气性能上基本相同，但在封装布局上有所差异。DC187的DD封装占用约0.75平方英寸的有源板面积，而DC188通过优化布局，如使用Sumida线圈并去除一些布局选项和电压选择跳线，有源面积可低至0.4平方英寸。DD封装更适合高功率或高环境温度的应用，DC187能在70°C环境温度下以4A输出电流运行，而DC188在40°C环境温度下连续输出电流需降额至3A以防止芯片温度过高。不过，SO - 8封装可用于高达额定开关电流的动态负载。

2. LT1374操作

要全面了解LT1374的操作，需要结合其数据手册和本演示手册。

3. 连接方法

通过实心炮塔端子可方便地连接电源和测试设备。若需要3.3V输出，应插入跳线；若需要5V输出，则移除跳线。连接0 - 25V、4.5A的电源到VIN和GND端子，将负载连接到VOUT和GND端子。在测量负载/线性调节时，要采用开尔文连接到炮塔端子；测量输出纹波电压时，为减少噪声，应移除示波器探头的接地夹，将探头尖端接触输出炮塔，裸接地屏蔽压在接地炮塔上。

4. 关断选项

对于标记为LT1374CR或1374的设备，正常操作时S/D引脚可悬空。S/D引脚有锁定和关断两种输出禁用模式，当引脚电压低于锁定阈值时，开关禁用，常用于输入欠压锁定；将S/D引脚接地，LT1374进入关断模式，可将总板电源电流降至20µA。

5. 同步选项

对于标记为LT1374CR - SYNC或1374SN的设备，正常操作时S/D引脚可悬空。要将开关与外部时钟同步，需向S/D引脚施加逻辑电平信号，信号幅度从逻辑低到大于2.2V，占空比为10% - 90%，同步频率必须大于自由运行振荡器的频率且小于1MHz。可能需要额外的电路来防止次谐波振荡，具体可参考数据手册。

六、组件分析

1. 电感L1

电感L1采用Coilcraft DO3316P - 682，为6.8µH的非屏蔽铁氧体单元，具有低成本、小尺寸和4.6A的ISAT额定值。也可使用等效的Coiltronics UP26R8单元替代。若板空间有限且能接受较高的纹波电流，DC188可使用Sumida CD43 - 1R8电感，该电感为1.8µH，ISAT额定值为12.9A，在10V输入、5V输出时纹波为±1.5A，最大输出电流为(4.5A - 1.5A) = 3A。当输入电压高于15V时，应将C7与C5并联以增加输出电容的纹波额定值。

2. 输入/输出电容

输入电容C3采用Tokin陶瓷电容，因其尺寸小、高电压额定值和低ESR（有效串联电阻）而被选用。降压转换器的输入纹波电流较高，通常为IOUT/2。钽电容在较高频率下会呈现电阻性，需要仔细选择纹波额定值以防止过热。陶瓷电容的ESL（有效串联电感）往往主导其ESR，使其不易受到纹波引起的加热影响。输出电容C5采用AVX钽电容，不建议使用陶瓷电容作为主要输出电容，因为环路稳定性依赖于较高频率下的电阻特性来形成零点。AVX TPS系列专为开关模式电源设计，具有非常低的ESR。在开关频率下，纹波电压更多地取决于ESR而非绝对电容值。若需要更低的输出纹波电压，可使用可选电容C7来降低ESR，而不是增加C5的电容值。对于极低纹波要求，在输出端添加额外的LC滤波器可能是更经济的解决方案。输出端由于C5的寄生电感会产生非常窄的电压尖峰，小陶瓷电容C6可去除演示板上的这些尖峰，在应用电路中，走线电感和局部旁路电容可能起到相同作用，从而无需C6。

3. 续流二极管D1

应使用专为开关应用设计的二极管，如肖特基或超快二极管，具有足够的电流额定值和快速导通时间。选择二极管时，主要关注正向电压、最大反向电压、平均工作电流和峰值电流等基本参数。较低的正向电压可提高电路效率并降低二极管的功耗。MBRD835L在3A电流下的最大正向压降为0.4V，反向电压额定值必须大于输入电压。平均二极管电流始终小于输出电流，但在输出短路情况下，二极管电流可能等于开关电流限制。若应用必须承受这种情况，二极管的额定电流必须为最大开关电流。

4. 补偿组件

C1为1500pF的电容，连接在VC和地之间，可在广泛的输入和输出条件下提供稳定的环路响应。R1和C2为可选组件，用于针对特定应用优化动态响应。

5. 升压组件

开关导通期间需要至少2.8V的升压电压以确保其保持饱和。对于3.3V或更高的输出电压，二极管D2可为C4提供足够的升压电压；低于3.3V时，可将D2移至D3位置，从VIN获取升压电源。

七、PCB布局

在许多情况下，演示板的布局可直接应用于实际应用中，只需进行最小的更改。若不可行，在布局高频转换器电路时需采取一些预防措施。高频开关路径从地开始，通过C3到LT1374的VIN引脚，从SW引脚输出，经过D1再回到地。这个环路就像一个天线，若不尽可能缩短，会辐射噪声。此外，在较高开关电流下，相关的走线电感会导致开关两端出现过高的电压尖峰。使用接地平面可减少许多噪声问题。LT1374的接地引脚包含一些高频信号电流，更重要的是，它是输出电压的0V参考，应直接连接到接地平面。FB和VC组件应尽可能远离功率组件，其接地应与功率接地分开。根据需要对VOUT进行开尔文检测，但要将分压网络靠近LT1374，以防止FB节点上的噪声拾取。VC引脚上的噪声拾取会导致各种问题，如负载调节不良、次谐波振荡和不稳定。还需考虑热管理，SO - 8封装有一个融合接地引脚，将该引脚焊接到大面积铜区域可显著降低其热阻，靠近接地引脚的焊锡填充过孔可提供良好的热路径到接地平面。对于DD封装，接地焊盘应采用相同的处理方式。若需要更多信息或建议，可联系LTC应用部门。

在实际设计中，大家是否遇到过类似电路布局和组件选择的难题呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。