LT3645：高性能雙輸出調(diào)節(jié)器的設計之道

在當今的電子設備設計中，穩(wěn)定、高效的電源管理是至關重要的。LINEAR TECHNOLOGY的LT3645雙輸出調(diào)節(jié)器就是一款在眾多應用場景中表現(xiàn)出色的電源管理芯片。下面，我們就來深入了解一下這款芯片的特點、性能以及設計應用要點。

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LT3645芯片概述

LT3645是一款集500mA降壓調(diào)節(jié)器和200mA低壓差線性調(diào)節(jié)器（LDO）于一體的雙輸出調(diào)節(jié)器。其輸入電壓范圍寬廣，從3.6V到36V，能適應多種電源，如24V工業(yè)電源和汽車電池。高工作頻率（750kHz）允許使用小型、低成本的電感和電容，從而實現(xiàn)非常緊湊的解決方案。

主要特性

1. 寬輸入范圍：可在3.6V至36V電壓下工作，輸入過壓鎖定功能能保護電路承受高達55V的瞬態(tài)電壓。
2. 強大的輸出能力：500mA輸出電流的開關調(diào)節(jié)器和200mA的LDO，LDO輸入范圍1.2V至16V，輸出范圍0.8V至8V，壓差電壓低至310mV。
3. 多種保護功能：具備精確可編程欠壓鎖定、短路保護、內(nèi)部軟啟動功能，關機電流小于2μA。
4. 小封裝：采用熱增強型16引腳（3mm×3mm）QFN和12引腳MSE封裝，節(jié)省空間。

典型應用

適用于汽車CMOS圖像傳感器、工業(yè)/汽車微控制器電源等領域。

電氣特性與性能表現(xiàn)

電氣特性

在不同的工作條件下，LT3645有著明確的電氣參數(shù)。例如，輸入欠壓鎖定上升閾值為3V至3.6V，過壓鎖定上升閾值為36V至40V；反饋電壓FB穩(wěn)定在0.79V至0.81V等。這些參數(shù)確保了芯片在各種環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

性能表現(xiàn)

從典型性能特性曲線可以看出，在不同的輸入電壓和輸出電流條件下，芯片的效率表現(xiàn)良好。例如，在輸出電壓為5V和3.3V時，效率能達到較高水平。同時，芯片的開關頻率、電流限制等參數(shù)也能在不同溫度下保持相對穩(wěn)定。

引腳功能與工作原理

引腳功能

LT3645的引腳設計合理，每個引腳都有其特定的功能：

• EN/UVLO引腳：用于啟用降壓開關調(diào)節(jié)器和LDO，可通過電阻分壓器設置欠壓鎖定點。
• FB引腳：用于編程降壓輸出電壓，芯片將該引腳調(diào)節(jié)到0.8V。
• GND引腳：應連接到芯片下方的局部接地平面，反饋分壓器的返回端也連接到該引腳。
• DA引腳：用于感應外部續(xù)流二極管電流，防止降壓調(diào)節(jié)器在電流過高時切換。
• BOOST引腳：為內(nèi)部雙極型NPN功率開關提供驅動電壓。
• SW引腳：是內(nèi)部降壓功率開關的輸出端。
• VIN引腳：為芯片的內(nèi)部電路、降壓功率開關和LDO提供電流。
• VCC2引腳：為線性調(diào)節(jié)器的輸出器件提供電流，也是產(chǎn)生BOOST電壓的內(nèi)部肖特基二極管的陽極。
• OUT2引腳：是LDO的輸出端。
• FB2引腳：用于編程LDO輸出電壓，芯片將該引腳調(diào)節(jié)到0.797V。
• EN2引腳：用于啟用線性調(diào)節(jié)器。
• NPG引腳：是一個集電極開路輸出，用于指示降壓和LDO輸出電壓均處于穩(wěn)壓狀態(tài)。

工作原理

芯片包括一個恒定頻率、電流模式的降壓開關調(diào)節(jié)器和一個LDO。當EN/UVLO小于~0.7V時，降壓和LDO均關閉；當EN/UVLO大于1.23V時，降壓開啟。欠壓鎖定（UVLO）在VIN小于3.4V時關閉降壓和LDO，過壓鎖定（OVLO）在VIN大于38.5V時關閉。內(nèi)部熱關斷電路會在芯片溫度超過~160°C時關閉降壓和LDO。

降壓調(diào)節(jié)器通過內(nèi)部振蕩器使RS觸發(fā)器置位，開啟內(nèi)部功率開關。比較器監(jiān)測VIN和SW引腳之間的電流，當電流達到由VC電壓和內(nèi)部斜率補償確定的水平時，關閉開關。LDO僅在EN/UVLO大于1.23V且EN2大于1.3V時工作。

設計應用要點

電阻網(wǎng)絡編程

通過電阻分壓器在輸出與VFB和VFB2引腳之間編程輸出電壓。公式為： [R 1=R 2 cdotleft(frac{V{OUT }}{0.8}-1right)] [R 3=R 4 cdotleft(frac{V{OUT 2}}{0.797}-1right)] R2和R4應不大于20k，以避免偏置電流誤差。在降壓轉換器中，可在Vout和VFB之間添加22pF的相位超前電容以減少輕載紋波。

輸入電壓范圍

最大工作輸入電壓為36V，最小輸入電壓由芯片最小工作電壓（3.6V）或最大占空比決定。占空比計算公式為： [D C=left(V{OUT }+V{D}right) /left(V{IN }-V{SW}+V{D}right)] 最小輸入電壓計算公式為： [V{I N(M I N)}=left(left(V{OUT }+V{D}right) / D C{M A X}right)-V{D}+V_{S W}] 最大輸入電壓由VIN和BOOST引腳的絕對最大額定值決定。

電感選擇

電感值計算公式為： [L=2.2 cdotleft(V{OUT }+V{D}right) / f] 為確保在故障條件下穩(wěn)定工作，電感飽和電流應高于1.5A，串聯(lián)電阻（DCR）應小于0.1Ω。

電容選擇

輸入電容應選用1μF或更高的X7R或X5R類型陶瓷電容，以減少輸入電壓紋波。輸出電容的選擇要考慮濾波和儲能功能，陶瓷電容具有低等效串聯(lián)電阻（ESR），能提供良好的紋波性能。計算公式為： [C{OUT }=26.4 /left(V{OUT } cdot fright)]

其他要點

• BOOST引腳：外部電容C2和內(nèi)部肖特基二極管構成電荷泵電路，產(chǎn)生高于輸入電壓的BOOST電壓。占空比小于50%時，C2選用0.1μF；占空比大于50%時，C2選用0.22μF。
• 軟啟動：芯片具有500μs的內(nèi)部軟啟動功能，可減少啟動時的最大輸入電流。
• PCB布局：布局時要確保大的開關電流回路盡可能小，并連接到系統(tǒng)接地。將電感、輸出電容等組件放置在電路板同一側，F(xiàn)B節(jié)點要小，以避免受到SW和BOOST節(jié)點的干擾。

總結

LT3645憑借其寬輸入范圍、強大的輸出能力和多種保護功能，成為了眾多電源管理應用的理想選擇。在設計應用過程中，合理選擇電阻、電感、電容等元件，注意PCB布局和熱管理等要點，能夠充分發(fā)揮芯片的性能，實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的電源設計。各位工程師在實際應用中，不妨根據(jù)具體需求深入研究，挖掘更多的應用潛力。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。