36V 输入、8.5A 降压-升压型 μModule 稳压器可容易地并联以增加输出功率

引言

LTM8055 是一款具 5V 至 36V 输入范围的降压-升压型 μModule® 稳压器,其可容易地通过并联以扩展负载电流能力。该器件的四开关降压-升压型拓扑具有高效率,同时允许输入电压低于、等于或高于输出,并可在调节模式之间实现平滑转换。LTM8055 能够调节一个恒定电压 (CV) 和一个恒定电流 (CC) 输出,以及具有输出电流的模拟编程。其异相时钟输出与开关频率同步相组合,可在并联操作中实现简易的相位交错。完整的解决方案可置于一个比 LTM8055 的 15mm x 15mm 占板面积大不了多少的空间之内,包括所需的输入电容器、输出电容器和电流检测电阻器。

高效率是四开关降压-升压型转换器设计的一项固有优势,这主要是得益于 NMOS 开关中的低功率损耗。采用两开关转换器的效率与之相似,但会限于降压或升压型拓扑。此外,当 DC/DC 电源采用单个开关和一个整流二极管来替代两个开关时则会导致效率下降,因为二极管中会有功率损耗。

并联操作

可容易地并联多个 LTM8055 以提升输出功率能力。图 1 示出了一款 12V 输出稳压器,其由两个并联的 LTM8055 (一个 CV 主控稳压器 U1 和一个 CC 从属稳压器 U2) 组成,能够在输入介于 18V 和 36V 之间时提供 12A 的输出电流。如图 2 所示,图 1 中的电路在采用 24V 输入时的效率高达 93%。当输入电压低于 18V 时,输出电流会降额。

 

Figure 1. 144W Buck-Boost Regulator Circuit: Two LTM8055s Can Be Easily Paralleled to Output Power. This Parallel Circuit Is Capable of 12A of Output Current When the Input Is Between 18V and 36V

 

 

 



 

主控稳压器的 CV 操作和从属稳压器的 CC 操作确保了平衡的均流。IOUTMON 负责监视输出电流,而 CTL 引脚则设置电流源稳压器的输出电流。主控稳压器被设置为期望的输出电压,而从属稳压器则被设置在一个较高的输出电压,因为 LTM8055 一般调节的是电流而非电压。主控稳压器调节输出电压,而且其 IOUTMON 引脚连接至从属稳压器的 CTL 引脚,这强制 LTM8055 均等地分享负载电流。一个单位增益缓冲器允许主控稳压器的 IOUTMON 引脚驱动从属稳压器的 CTL 引脚。图 3 示出了图 1 中两个并联稳压器的负载均分,其中 IOUTMON 输出在 6A 至 10A 的负载瞬变测试期间保持相等。

通过简单地把 U1 的 CLKOUT 连接至 U2 的 SYNC 引脚,可实现两个开关周期的 180° 异相同步。异相同步可减小输入和输出端上所需的电容。同步能够防止可能由 LTM8055 之间的某种随机开关周期关系而引起的任何拍频噪声。

通过采用单个单位增益缓冲器把主控稳压器的 IOUTMON 引脚连接至从属稳压器的 CTL 引脚,可以并联两个以上的 LTM8055。为了实现正确的通道交错,或许需要采用一个具有两相或更多相的外部时钟发生器。

 

Figure 2. The Efficiency for the Figure 1 Circuit Is as High as 93% at 24V Input. The Output Current Is Derated at Input Voltages Lower Than 18V

 

 

 



 

 

Figure 3. The IOUTMON Outputs of the Master and Slave Regulators of Figure 1 Show Balanced Current Sharing During a 6A to 10A Load Transient

 

 

 



 

电流调节和监视

并联操作并不是 LTM8055 电流调节功能的唯一用途。其亦可用于电池和超级电容器充电或保护输出免受过流和短路故障的损坏。此外,LTM8055 还提供了输入电流调节和监视。输入电流限制能够避免 LTM8055 给其输入电源施加过大的负载。

结论

采用 LTM8055 来构建紧凑和高性能转换器所需耗费的设计工作量极小。这款 36V 降压-升压型μModule 稳压器运用了无需外部时钟的两相设计,可容易地通过并联以增加输出功率。

作者

Generic_Author_image

Andy Radosevich