具有6.2 µA靜態電流的雙通道、42 V、2 A、單晶片、同步降壓型Silent Switcher 2穩壓器

作者:ADI應用工程師Tao Tao


LT8653S 是一款輸入電壓範圍為3 V至42 V的雙通道、2 A、同步降壓型穩壓器。基於Silent Switcher® 2技術,能夠使LT8653S在高頻下實現高效運行,並且具有卓越的EMI性能,可以滿足汽車、工業、計算和通訊環境的嚴苛要求。

LT8653S將兩個獨立穩壓器通道整合到一個散熱增強型3 mm × 4 mm封裝中。每個通道可同時提供2 A連續輸出電流,在脈衝負載應用中可提供高達3 A的電流。LT8653S支援Burst Mode®,兩個輸出均處於穩壓狀態時僅需要6.2µA的靜態電流,這是電池供電系統的一個關鍵特性。

LT8653S還提供強制連續模式和展頻(SSFM)操作。SSFM模式透過將能量擴散到更寬的頻譜範圍內,降低了基波工作頻率和諧波附近的峰值輻射。

LT8653S可透過外部補償選項優化瞬態響應;或者基於簡單運用的考量,也可使用內部補償。另外並提供固定輸出選項,兩個輸出電壓可選接腳可產生5 V、3.3 V和1.8 V輸出,無需使用外部回饋電阻。

具有低EMI、高效率的雙通道2 A穩壓器

圖1顯示使用LT8653S具有低EMI和高效率的雙通道輸出降壓型穩壓器應用。輸入電壓範圍為5.8 V至42 V,輸出為5 V/2 A和3.3 V/2 A。切換頻率設定為2 MHz。內部穩壓器由3.3 V輸出透過BIAS接腳供電,以降低功耗。啟用Burst Mode(SYNC/MODE接至GND)可優化輕負載時的效率。

Wide input range, dual-channel, 2 A step-down regulator with high efficiency and low EMI

圖1. 具有高效率和低EMI的寬輸入範圍、雙通道、2 A降壓型穩壓器。

圖2顯示圖1中穩壓器的輻射EMI,其符合嚴格的汽車CISPR 25 5級輻射EMI規範。當LT8653S的切換頻率為2 MHz時,穩壓器在12 V輸入和5 V輸出時的峰值效率達到94.8%,而在24 V輸入和5 V輸出時,效率也可達92.1%。

CISPR 25 radiated emission for the circuit shown in Figure 1
CISPR 25 radiated emission for the circuit shown in Figure 1

圖2. 圖1中電路的CISPR 25電磁輻射騷擾

內部或外部迴路補償

為了儘量減少元件數量,LT8653S內建適用於大多數系統的內部迴路補償功能,對於需要優化負載瞬態性能的設計,則可採用外部補償來儘量減少輸出電壓偏移和瞬態回應時間。圖3顯示目的在優化瞬態響應的一種雙路輸出穩壓器。

5 V/2 A and 3.3 V/2 A outputs with fast load transient response

圖3. 5 V/2 A和3.3 V/2 A輸出,非常快速的負載瞬態響應。

圖4顯示回應0 A至2 A負載階躍的5 V輸出(VOUT1)。在這種情況下,VOUT偏差小於80 mV。這種快速瞬態響應與LT8653S的高初始精度相互結合,可滿足嚴苛的VOUT容錯要求。

0 A to 2 A load transient response for the 5 V rail in the circuit in Figure 3

圖4. 圖3中電路5 V電軌的0 A至2 A負載瞬態響應。

固定輸出電壓選項

為了進一步減少元件數量,可以利用LT8653S的接腳D0和D1可選不同的固定輸出電壓,從而無需使用外部電阻來設定LT8653S輸出電壓。根據所選的D0和D1接腳組合,可啟用內部回饋電阻分壓器,FB接腳則可直接連接至VOUT來調節5 V、3.3 V或1.8 V輸出。由於無需使用外部電阻網路,因此可達到很小的整體解決方案尺寸。

內部回饋電阻分壓器的總電阻為12 MΩ,因此空載靜態電流遠低於傳統的使用外部電阻分壓器電路的靜態電流。內部回饋電阻分壓器的調節效果比外部分壓器更好,外部分壓器的電阻誤差通常會影響精度。圖5顯示針對較少元件數量而優化的雙輸出穩壓器——只需將D0和D1接腳浮空即可設定5 V和3.3 V輸出。

Low part count, dual-channel, 2 A step-down regulator solution

圖5. 較少元件數量、雙通道、2 A降壓穩壓器解決方案。

結論

利用Silent Switcher 2技術能夠使LT8653S在高頻下運行,同時提供高效率和低EMI輻射。LT8653S提供寬廣輸入電壓範圍、低靜態電流,並將兩個2 A穩壓器通道整合在一個小型4 mm × 3 mm封裝中,從而減少了元件數量和解決方案尺寸。LT8653S尺寸小,外部元件數量少,對於各種應用均可實現高度彈性之設計。