不乏IC可以幫助設(shè)計(jì)人員構(gòu)建開(kāi)關(guān)DC/DC開(kāi)關(guān)電源。選擇范圍從需要多個(gè)外部組件的多功能控制器到完全集成的單片解決方案，這些解決方案受益于低外部元件數(shù)量，以最大限度地減小整體解決方案尺寸。LT8582 雙通道轉(zhuǎn)換器在一個(gè)完整的單片式雙通道解決方案中提供了控制器 IC 的多功能性。
LT8582 集成了兩個(gè)完整的獨(dú)立轉(zhuǎn)換器，包括高功率 3A、42V 電源開(kāi)關(guān)。它可以工作在高達(dá) 2.5MHz 的頻率下，并采用纖巧的 7mm × 4mm DFN 封裝，適合最小的空間。它包括多種特性，使設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化轉(zhuǎn)換器，例如軟啟動(dòng)、單引腳反饋、單電阻頻率設(shè)置、主/從電源開(kāi)關(guān)、單獨(dú)的最大命令和故障電流限制、用于輸出或輸入斷開(kāi)的外部 PFET 控制、FAULT 保護(hù)、用于電源排序的 PG 引腳以及用于異相同步和管芯溫度監(jiān)控的 CLKOUT 信號(hào)。
靈活性和簡(jiǎn)單性
LT8582 的每個(gè)通道均可在升壓、SEPIC、反相或反激式拓?fù)渲歇?dú)立配置。圖 1 顯示了可用于商業(yè)或工業(yè)應(yīng)用的一些常見(jiàn)組合，例如本地電源、LCD/電子墨水顯示器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 （ECU）。
圖1.常見(jiàn)的雙電源拓?fù)浣M合。
LT8582 堅(jiān)固耐用，性能穩(wěn)定。即使具有所有高級(jí)功能，它也易于使用 - 設(shè)計(jì)人員可以選擇應(yīng)用功能以適應(yīng)各種應(yīng)用。其 2.5V 至 22V 的寬輸入工作電壓以及每個(gè)通道上的 3A、42V 開(kāi)關(guān)增加了芯片的多功能性。
高開(kāi)關(guān)頻率
LT8582 的恒定頻率振蕩器可利用一個(gè)電阻器在 200kHz 至 2.5MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行編程，該振蕩器采用頻率折返以在轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)期間更好地控制電感器電流。這種寬頻率范圍允許放置開(kāi)關(guān)噪聲，從而避免敏感頻率。雖然較低的開(kāi)關(guān)頻率可提供更高的效率，但較高的開(kāi)關(guān)頻率有助于減小無(wú)源元件的尺寸。通過(guò)將時(shí)鐘信號(hào)連接到 SYNC 引腳，開(kāi)關(guān)頻率可以同步到一個(gè)外部時(shí)鐘。將 SYNC 引腳接地使能內(nèi)部振蕩器。
CLKOUT 引腳、同步和溫度監(jiān)控
LT8582 具有兩個(gè) CLKOUT 信號(hào)，每個(gè)通道一個(gè)。通道 1 的 CLKOUT 具有固定的 50% 占空比，與電源開(kāi)關(guān)異相 180°。這可用于將通道2的反相同步到通道1，從而降低轉(zhuǎn)換器的整體輸入電流紋波。通道 2 的 CLKOUT 信號(hào)具有隨管芯溫度變化的占空比（每 10°C 3%），并且與電源開(kāi)關(guān)同相。這可用于監(jiān)控芯片溫度。
故障保護(hù)和柵極引腳
LT8582 具有用于檢測(cè)開(kāi)關(guān)過(guò)流 V 的內(nèi)部電路在過(guò)壓和芯片過(guò)溫 （> ~165°C）。芯片的 GATE 引腳是一個(gè)下拉電流源，可在故障期間控制外部 PFET。外部PFET可以斷開(kāi)輸入或輸出，如圖2所示。
圖2.控制外部PFET進(jìn)行輸入斷開(kāi)（左）和輸出斷開(kāi)（右）。
當(dāng)檢測(cè)到故障時(shí)，LT8582 停止開(kāi)關(guān)，GATE 引腳變?yōu)楦咦杩埂Ｈ缓笸獠?R 關(guān)閉外部 PFET門(mén)電阻器。R型門(mén)必須選擇電阻器，以便有足夠的V一般事務(wù)人員可用于PFET在正常操作下完全增強(qiáng)為三極管。當(dāng)故障消除時(shí)，LT8582進(jìn)入一個(gè)超時(shí)周期，允許組件在重新啟動(dòng)序列開(kāi)始之前冷卻。
如圖3所示，使用兩個(gè)外部PFET和GATE引腳可以實(shí)現(xiàn)反向輸入電壓保護(hù)和輸出短路保護(hù)。啟動(dòng)時(shí)，通道的電源電壓通過(guò)M2的體二極管提供，而M1保持電源路徑斷開(kāi)。當(dāng)柵極引腳被下拉時(shí)，兩個(gè)PFET都導(dǎo)通。如果輸入電壓反轉(zhuǎn)，通道和電源路徑通過(guò)M2與輸入電源斷開(kāi)。如果輸出短路，則電源路徑通過(guò)M1與輸入電源斷開(kāi)。GATE 引腳在不使用時(shí)可以保持浮動(dòng)狀態(tài)。
圖3.反向電池和輸出短路保護(hù)。
GATE引腳的另一個(gè)用途是限制轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)電流。在啟動(dòng)期間，GATE引腳電流隨SS引腳電壓線性增加，當(dāng)SS電壓超過(guò)500mV時(shí)，最大電流為~1mA。這允許外部PFET緩慢導(dǎo)通并逐漸提高輸出電壓。結(jié)合頻率折返和軟啟動(dòng)，此功能使轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)非常平穩(wěn)，即使在熱插拔事件中也是如此。
圖4說(shuō)明了GATE引腳如何為升壓轉(zhuǎn)換器提供短路保護(hù)。該電路利用芯片的通道1作為升壓轉(zhuǎn)換器，將通道2用作雙電感、負(fù)相轉(zhuǎn)換器，從5V輸入電源產(chǎn)生±12V輸出。
圖4.一個(gè)1.5MHz +5V至±12V雙通道轉(zhuǎn)換器，采用一個(gè)LT8582。
升壓拓?fù)涞囊粋€(gè)常見(jiàn)弱點(diǎn)是，它通過(guò)電感和二極管從輸入到輸出具有直接直流路徑。輸出短路會(huì)導(dǎo)致通過(guò)轉(zhuǎn)換器的電流不受控制地增加，如果在此期間切換，可能會(huì)損壞直流路徑和電源開(kāi)關(guān)中的一個(gè)或多個(gè)組件。LT8582 通過(guò)在器件檢測(cè)到過(guò)流情況時(shí)斷開(kāi)直流路徑來(lái)解決此問(wèn)題。
對(duì)于雙電感反相和SEPIC拓?fù)?，由于電源路徑中的串?lián)電容器，輸入和輸出之間沒(méi)有直接直流路徑，因此不需要外部PFET。
圖4中的電路工作在1.5MHz的高開(kāi)關(guān)頻率。如果出現(xiàn)散熱問(wèn)題，使用更大的接地層和更好的氣流有助于消除額外的熱量。
主/從電源開(kāi)關(guān)
LT8582 的每個(gè)通道都包含一個(gè)主開(kāi)關(guān)和一個(gè)從開(kāi)關(guān)，其額定電流分別為 1.7A 和 1.3A。開(kāi)關(guān)按相位驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部電流比較器僅感測(cè)通過(guò)主開(kāi)關(guān)的電流。通常，這些開(kāi)關(guān)連接在一起；分離后，它們可用于構(gòu)建高壓電荷泵，如圖5所示。電荷泵電路產(chǎn)生的輸出電壓高于IC可以承受的電壓。
圖5.高壓VFD和燈絲偏置電源。
電荷泵電路的第一級(jí)基于升壓拓?fù)?，使用通道的主開(kāi)關(guān)。通道的從開(kāi)關(guān)用于驅(qū)動(dòng)其他電荷泵級(jí)，使升壓級(jí)的輸出電壓成倍增加。這種配置的好處是主開(kāi)關(guān)不受容性電流尖峰的影響，從而使 LT8582 能夠明顯地檢測(cè)電感電流。此外，電荷泵二極管不需要通常用于限制容性電流尖峰的串聯(lián)電阻。
高輸出電壓可用于低電流負(fù)載，如真空熒光顯示器 （VFD）。在這種情況下，LT8582的第二個(gè)通道可以配置為SEPIC轉(zhuǎn)換器，以偏置VFD的燈絲。在這里，通道2的主開(kāi)關(guān)和從開(kāi)關(guān)可以連接在一起以增加輸出電流。圖6顯示了電荷泵電路在不同功率電平下的效率。
圖6.電荷泵效率與輸出功率的關(guān)系。
故障和電壓C電流限制
LT8582 具有兩個(gè)不同的電流限值：VC電流限制，這是可以命令的最大電流，以及FAULT電流限制，這是轉(zhuǎn)換器過(guò)電流時(shí)的最大電流。FAULT 電流限值在內(nèi)部設(shè)置高于 VC電流限制。當(dāng)達(dá)到FAULT電流限值時(shí)，芯片進(jìn)入故障模式并停止開(kāi)關(guān)。然而，當(dāng) VC達(dá)到電流限制時(shí)，芯片降低開(kāi)關(guān)占空比，降低輸出電壓。
五世C電流限制功能可用于負(fù)載電壓可能長(zhǎng)時(shí)間處于低水平的情況，例如為超級(jí)電容器充電時(shí)。圖 7 演示了 V 如何C電流限制和 GATE 引腳可用于利用一個(gè) LT8582 和一個(gè)由四個(gè)超級(jí)電容器組成的組來(lái)構(gòu)建備用電源。
圖7.對(duì)備用電源中的超級(jí)電容器進(jìn)行充電/放電。
實(shí)際電路如圖8所示。這里，LT8582的通道1配置為SEPIC轉(zhuǎn)換器，用于在V時(shí)為超級(jí)電容器組充電在存在。此時(shí)，通道1的GATE引腳使能，外部PFET為從輸入到輸出的負(fù)載電流提供路徑。一旦輸入電源斷開(kāi)，LT8582 的通道 2（配置為升壓轉(zhuǎn)換器）則無(wú)延遲地向負(fù)載提供電壓，而外部 PFET 斷開(kāi)輸入與輸出的連接，從而防止能量回流至 V在。
圖8.使用超級(jí)電容器的備用電源。
完整的備用電源電路如圖8所示。根據(jù)所示的組件值，當(dāng)V時(shí)，超級(jí)電容器組充電至10V在高于 ~11.4V。一次 V在低于~11.2V，電路保持V外在11V下約90秒，負(fù)載電流為500mA。超級(jí)電容器充電/放電期間的目標(biāo)波形如圖9所示。
圖9.超級(jí)電容器充電（左）和放電（右）期間感興趣的波形。
PG 引腳和基于事件的排序
PG 引腳是一個(gè)漏極開(kāi)路高電平有效引腳，指示輸出電壓接近穩(wěn)壓。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，這相當(dāng)于輸出電壓與目標(biāo)輸出電壓相差 8%。SHDN引腳用于使能/禁用通道。將SHDN引腳驅(qū)動(dòng)至地將禁用通道，而將SHDN驅(qū)動(dòng)至1.3V以上使能通道。
圖10顯示了如何使用這兩個(gè)引腳按順序接通電源，這是具有多個(gè)電壓電平的系統(tǒng)可能需要的。當(dāng)通道1的輸出電壓接近調(diào)節(jié)電壓時(shí)，通道1的PG引腳釋放通道2的SHDN引腳，使能通道2。為了確保通道1的PG引腳在被通道2檢測(cè)時(shí)的狀態(tài)有效，通道1必須首先激活，即VIN1 UVLO應(yīng)設(shè)置為低于VIN2 UVLO。為了給系統(tǒng)提供全局關(guān)機(jī)信號(hào)，SHDN.SYS信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)NFET，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)禁用兩個(gè)通道。
圖 10.順序電源。
完整的電路圖和啟動(dòng)波形如圖11和12所示。
圖 11.排序 12V 和 5V 雙路輸出。
圖 12.V處的啟動(dòng)波形在= 12V。
FB 引腳和單電阻器電壓反饋
LT8582 只需要一個(gè)反饋引腳即可提供正輸出電壓和負(fù)輸出電壓。此外，V僅有一個(gè)外部電阻外需要以FB來(lái)設(shè)置輸出電壓。內(nèi)部反饋電路自動(dòng)選擇正確的基準(zhǔn)電壓，分別為1.204V或7mV，用于具有正輸出或負(fù)輸出的拓?fù)洹?/p>
這種反饋結(jié)構(gòu)可用于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的跟蹤電源，而無(wú)需使用跟蹤控制器芯片。如圖13所示，只需在LT8582的兩個(gè)反饋引腳之間連接一個(gè)額外的電阻即可實(shí)現(xiàn)此目的。
圖 13.使用一個(gè)額外的電阻跟蹤電源。
R認(rèn)知障礙/ 1FB12和 RFB2形成電阻分壓器。通過(guò)它們的電流越多，跟蹤效果越好。因此，通過(guò)連接電阻R的電流FB12必須相對(duì)高于FB1和FB2電流，因此：
選擇 R 后FB12、反饋電阻R認(rèn)知障礙和 RFB2可以按如下方式計(jì)算：
對(duì)于圖14所示電路，繪制輸出電壓與負(fù)載電流的關(guān)系圖可得出圖15。
圖 14.采用一個(gè)LT8582的雙跟蹤電源。
圖 15.跟蹤輸出電壓與負(fù)載電流（兩個(gè)輸出之間的負(fù)載）。
結(jié)論
LT?8582 是一款具有兩個(gè) 3A、42V 電源開(kāi)關(guān)的雙通道獨(dú)立單片式轉(zhuǎn)換器。除了軟啟動(dòng)、單引腳反饋和單電阻振蕩器等常用特性外，它還包括獨(dú)特的特性，如主/從電源開(kāi)關(guān)、單獨(dú)的最大命令和故障電流限制、用于輸出或輸入斷開(kāi)的外部 PFET 控制、故障保護(hù)、用于電源排序的 PG 引腳以及用于異相同步和管芯溫度監(jiān)控的 CLKOUT 信號(hào)。這些特性使LT8582能夠用于各種應(yīng)用，從典型的雙軌穩(wěn)壓器到超級(jí)電容器備份電源。
LT8582 易于使用且穩(wěn)健耐用。由于其高開(kāi)關(guān)頻率和單片結(jié)構(gòu)，它可用于將功率轉(zhuǎn)換器安裝到最狹小的空間中。LT8582 采用纖巧型 24 引腳 7mm × 4mm DFN 封裝。
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