LT1959开关调节器DC355/DC356演示电路详解

作为电子工程师，在设计电源电路时，选择合适的开关调节器至关重要。今天就来和大家详细聊聊基于LT1959的DC355和DC356演示电路，这两款电路在很多电子设备中都有广泛应用。

文件下载：DC356A.pdf

电路概述

DC355和DC356是完整的DC/DC降压调节器，采用了LT1959恒频、高效转换器。DC355采用SO - 8封装，DC356采用7引脚DD封装。它们主要用于个人电脑、磁盘驱动器、便携式手持设备，以及大型系统中的本地板载调节器。高频开关允许使用小电感，这种全表面贴装解决方案非常适合对空间要求较高的系统。

性能总结

在 (T{A}=25^{circ} C)，(V{IN }=5 ~V)，(I{LOAD}=2 A)，(V{OUT }=1.8 ~V)，SHDN和SYNC引脚开路（除非另有说明）的条件下，电路的各项性能指标如下：	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输出电压	（注1）	1.75	1.8	1.85	V
最大负载电流	（注2）	4.3			A
输入电压范围		4.5		15	V
开关频率		460	500	540	kHz
输出纹波电压			25		mV P - P
线性调整率	5V至15V		4		mV
负载调整率	(I_{LOAD}) = 10mA至4A		10		mV
SHDN锁定阈值		2.3	2.38	2.46	V
SHDN关断阈值		0.15	0.37	0.6	V
同步范围	仅DC355	580		1000	kHz
电源电流	SHDN = 0V		20		µA

注1：输出电压变化包括反馈分压网络±1%的容差。注2：对于DC355，有额外的热限制。

DC355与DC356对比

封装与空间

DC355和DC356分别用于评估SO - 8和7引脚DD封装的LT1959开关调节器。DC356使用的7引脚DD封装没有SYNC引脚。选择SO - 8封装而非DD封装的主要原因是电路板空间。DC356（DD封装）的有效电路板面积约为0.75平方英寸，而通过优化DC355电路板，使用Sumida线圈并去除布局选项，可将总有效面积降至0.4平方英寸。

温度与负载能力

DD封装更适合高功率或高环境温度的应用。虽然两块电路板都能提供4A的输出电流，但DC355在22°C环境温度下，为防止芯片温度过高，必须将连续电流热降额至3A。而DC356在60°C环境温度下仍能以4A输出电流运行。不过，SO - 8封装可用于高达额定开关电流的动态负载。

电路操作

连接

电路板提供了实心炮塔端子，便于连接电源和测试设备。将0V至15V、4.5A的电源连接到(V{IN})和GND端子，将负载连接到(V{OUT})和GND端子。测量负载/线性调整率时，要使用开尔文连接到炮塔端子。用示波器探头测量输出纹波电压时，为减少噪声，应移除探头尖端的测试钩，将探头尖端接触输出炮塔，将裸露的接地屏蔽压在接地炮塔上。

关断

正常操作时，(SHDN)引脚可悬空。(SHDN)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，开关功能禁用，通常用于输入欠压锁定。将(SHDN)引脚接地，LT1959进入关断模式，可将总电路板电源电流降至20µA。

同步

仅DC355支持同步功能。正常演示板操作时，SYNC引脚可悬空。若应用中不使用该引脚，建议将其接地。要使开关与外部时钟同步，需向SYNC引脚施加逻辑电平信号，信号幅度从逻辑低到大于2.2V，占空比在10%至90%之间，同步频率必须大于自由运行振荡器频率且小于1MHz，可能需要额外电路防止次谐波振荡。

电路组件

电感器L1

电感器选用Coilcraft DO3316P - 682，这是一个6.8µH的非屏蔽铁氧体单元，因其低成本、小尺寸和4.6A的饱和电流额定值而被选中。也可用Coiltronics UP2 - 6R8单元替代。若电路板空间有限且可接受较高纹波电流，可使用Sumida CD43 - 1R8电感器，其1.8µH单元的饱和电流额定值为2.9A，在5V输入时纹波为±0.6A，最大输出电流为(4.5A - 0.6A)=3.9A。

输入/输出电容器

输入电容器C3选用Tokin陶瓷电容器，因其尺寸小、高电压额定值和低等效串联电阻（ESR）而被选中。降压转换器的输入纹波电流较高，通常为(I_{OUT}/2)。钽电容器在较高频率下会呈现电阻性，需谨慎选择纹波额定值以防止过热。陶瓷电容器的有效串联电感（ESL）往往主导其ESR，使其不易因纹波而发热。

输出电容器C5选用AVX钽电容器，不建议使用陶瓷电容器作为主要输出电容器，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所需的低ESR而设计。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，可使用可选电容器C7来降低ESR，而不是增加C5的电容值。对于极低纹波，输出端增加LC滤波器可能是更经济的解决方案。小陶瓷电容器C6用于消除演示板上输出的窄电压尖峰，在实际应用中，走线电感和局部旁路电容器可完成此功能，无需C6。

续流二极管D1

应使用专为开关应用设计的二极管，具有足够的电流额定值和快速导通时间，如肖特基或超快二极管。选择二极管时，关注的基本参数包括正向电压、最大反向电压、平均工作电流和峰值电流。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时的最大正向压降为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，二极管电流可等于开关电流限制。若应用必须承受此情况，二极管的额定电流必须为最大开关电流。

补偿元件

频率补偿的详细讨论可在LT1959数据手册中找到。从(V_{C})到地的R1 + C2可在广泛的输入和输出条件下提供稳定的环路响应。可选电容器C1用于优化特定应用的动态响应。

升压电压元件

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。对于输出电压高于3.3V的情况，二极管D2可替代D3并为C4提供足够的升压电压。

PCB布局

在很多情况下，演示板的布局可直接应用于实际项目，只需进行最小的更改。若不能直接应用，在布局高频转换器电路时需采取以下预防措施：

• 高频开关路径：高频开关路径从地开始，通过C3到LT1959的(V_{IN})引脚，从SW引脚输出，通过D1回到地。此环路像天线一样，若不尽量缩短，会辐射噪声。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大的电压尖峰。使用接地平面可减少许多噪声问题。
• 引脚连接：LT1959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。应将接地引脚直接连接到接地平面。FB和(V{C})组件应尽量远离功率组件，这些组件的接地应与功率接地分开。根据需要运行开尔文感测线到(V{OUT})，但要将分压网络靠近LT1959，以防止FB节点上的噪声拾取。(V_{C})引脚上的噪声拾取会导致各种问题，包括负载调整率差、次谐波振荡和不稳定。
• 热管理：SO - 8封装有一个融合接地引脚，将此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，接地焊盘应同样处理。

总的来说，LT1959开关调节器的DC355和DC356演示电路具有高性能和灵活性，但在设计和使用过程中需要综合考虑各个方面，如封装选择、组件选型、PCB布局等。大家在实际应用中有没有遇到过类似的问题呢？是如何解决的呢？欢迎在评论区交流分享。