LT8631：寬輸入范圍同步降壓調節(jié)器的卓越之選

在電子工程師的日常工作中，電源管理是一個至關重要的環(huán)節(jié)。而一款優(yōu)秀的降壓調節(jié)器，能夠為電路提供穩(wěn)定可靠的電源。今天，我們就來深入探討一下 LT8631 這款 100V、1A 同步微功耗降壓調節(jié)器。

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一、產品概述

LT8631 是一款電流模式 PWM 降壓 DC/DC 轉換器，內置同步開關，可為高達 1A 的輸出負載提供電流。它具有超寬的輸入電壓范圍（3V 至 100V），適用于各種電源調節(jié)應用，如汽車和工業(yè)系統(tǒng)以及 36V 至 72V 電信電源。其低紋波突發(fā)模式（Burst Mode?）操作可在極低輸出電流下保持高效率，同時將輸出紋波控制在 10mVp - p 以下。

二、關鍵特性

1. 輸入輸出范圍
   • 輸入電壓范圍為 3V 至 100V，輸出電壓范圍為 0.8V 至 60V，這種寬范圍設計使得 LT8631 能夠適應多種不同的電源環(huán)境，為工程師提供了更大的設計靈活性。
2. 低功耗與低紋波
   • 在 12VIN 至 5VOUT 輸出時，靜態(tài)電流（IQ）僅為 16μA，輸出紋波小于 10mVP - P；在 48VIN 至 5VOUT 輸出時，IQ 為 7μA，輸出紋波同樣小于 10mVP - P。低紋波突發(fā)模式操作在輕載時能顯著降低功耗，提高效率。
3. 其他特性
   • 具有內部同步開關、低 dropout（最大占空比可達 99%）、峰值電流模式控制、固定頻率操作（100kHz 至 1MHz）、同步輸入、可編程欠壓鎖定、電源良好標志、靈活的輸出電壓跟蹤、短路保護等特性。同時，它還能耐受引腳開路/短路故障，采用熱增強型 20 引腳 TSSOP 封裝，引腳間距大，有利于散熱和布局。

三、工作原理

LT8631 是一款單片、恒定頻率、電流模式降壓 DC/DC 轉換器。當 EN/UV 引腳電壓低于 1.19V 時，芯片進入關機模式，從輸入電源汲取的電流小于 5μA；當 EN/UV 引腳電壓高于 1.19V 時，內部偏置電路開啟，生成內部穩(wěn)壓電壓、0.808V 反饋參考、4.5μA 軟啟動電流參考和上電復位（POR）信號。

在啟動過程中，POR 信號置位，軟啟動鎖存器也隨之置位，TR/SS 引腳放電至地以確保正確啟動。當 TR/SS 引腳電壓低于 50mV 時，軟啟動鎖存器復位，軟啟動電容開始以 4.5μA 的典型電流充電。

誤差放大器將 FB 引腳電壓與 TR/SS 引腳或內部 0.808V 參考電壓中的較低值進行比較，通過控制內部 VC 節(jié)點電壓來設定每個開關周期的峰值電流，并決定是否啟用低靜態(tài)電流突發(fā)模式操作。

四、應用信息

1. 低靜態(tài)電流實現(xiàn)
   • LT8631 在輕載時采用低紋波突發(fā)模式操作，通過向輸出電容輸送單小電流脈沖，然后進入睡眠模式，由輸出電容提供輸出功率，從而將輸入靜態(tài)電流和輸出電壓紋波降至最低。在睡眠模式下，典型功耗僅為 16μA。為優(yōu)化輕載時的靜態(tài)電流性能，應盡量減小反饋電阻分壓器中的電流。
2. 輸出電壓選擇
   • 輸出電壓通過輸出與 FB 引腳之間的電阻分壓器進行編程。若需要低輸入靜態(tài)電流和良好的輕載效率，應選擇較大阻值的 FB 電阻分壓器。當使用大于 200k 的 FB 電阻時，應在 VOUT 與 FB 引腳之間連接一個 4.7pF 至 10pF 的相位超前電容。
3. 開關頻率選擇
   • LT8631 的開關頻率可通過連接在 RT 引腳與地之間的電阻在 100kHz 至 1MHz 范圍內進行編程。較高的開關頻率允許使用較小的電感和電容值，從而減小整體解決方案的尺寸，但會降低效率和固定頻率操作的輸入電壓范圍。
4. 電感選擇與最大輸出電流
   • 電感值的初步選擇可根據(jù)公式 (L=frac{V{OUT }+V{SW(BOT)}}{0.6 cdot f_{SW}}) 進行計算。電感的 RMS 電流額定值應大于應用的最大預期輸出負載，飽和電流額定值應高于負載電流加上 1/2 的電感紋波電流。
5. 電容選擇
   • 輸入電容應選擇 2.2μF 或更高的 X7R 或 X5R 型陶瓷電容，放置在靠近 VIN 引腳和地的位置。輸出電容建議選擇 47μF 的 X5R 或 X7R 型陶瓷電容，以實現(xiàn)低輸出紋波和良好的瞬態(tài)響應。
6. 其他應用要點
   • 包括使能引腳的使用、INTVCC 調節(jié)器的特性、軟啟動和輸出電壓跟蹤、輸出功率良好標志、同步功能、短路和反向輸入保護以及 PCB 布局等方面都需要工程師在設計時予以關注。

五、典型應用

文檔中給出了多種典型應用電路，如 400kHz、3.3V、1A 降壓轉換器，1MHz、5V、1A 降壓轉換器等，為工程師提供了實際的設計參考。

六、總結

LT8631 憑借其寬輸入電壓范圍、低功耗、低紋波等特性，成為了電源管理領域的一款優(yōu)秀產品。在實際設計中，工程師需要根據(jù)具體的應用需求，合理選擇輸出電壓、開關頻率、電感和電容等參數(shù)，同時注意 PCB 布局和散熱等問題，以充分發(fā)揮 LT8631 的性能優(yōu)勢。你在使用 LT8631 進行設計時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經驗。