LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器：高效低功耗的電源解決方案

在電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)中，高效、低功耗且性能穩(wěn)定的降壓調(diào)節(jié)器至關(guān)重要。今天我們來深入探討一下LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器，看看它在電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域能為我們帶來哪些驚喜。

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一、產(chǎn)品概述

LT8610A/LT8610AB系列是緊湊型、高效率、高速同步單片降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，僅消耗2.5μA的靜態(tài)電流。與LT8610相比，它們具有更高的最大輸出電流（3.5A）和更快的最小開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間（30ns）。其中，LT8610A具有與LT8610相同的低紋波突發(fā)模式性能，而LT8610AB則具有更高的輕載效率。

1.1 關(guān)鍵特性對(duì)比

從這些數(shù)據(jù)可以看出，LT8610A/LT8610AB在輸出電流和開關(guān)速度上有明顯提升，而LT8610AB在輕載效率方面表現(xiàn)更為出色。

二、產(chǎn)品特性詳解

2.1 寬輸入電壓范圍

該系列的輸入電壓范圍為3.4V至42V，能夠適應(yīng)多種不同的電源環(huán)境，為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性。

2.2 超低靜態(tài)電流突發(fā)模式

在調(diào)節(jié)12V輸入至3.3V輸出時(shí)，僅消耗2.5μA的靜態(tài)電流（IQ）。在輕載情況下，采用低紋波突發(fā)模式運(yùn)行，可有效降低輸入靜態(tài)電流，同時(shí)將輸出電壓紋波降至最低。

2.3 固定輸出電壓

提供3.3V和5V的固定輸出電壓選項(xiàng)，滿足不同設(shè)備的電源需求。

2.4 高效同步操作

在1A負(fù)載、5V輸出且輸入為12V時(shí)，效率可達(dá)95%；在1A負(fù)載、3.3V輸出且輸入為12V時(shí)，效率可達(dá)93%。

2.5 低 dropout

在所有條件下，1A負(fù)載時(shí)的dropout電壓僅為200mV，確保在不同負(fù)載情況下都能穩(wěn)定輸出。

2.6 安全耐受電感飽和

在過載情況下，能夠安全耐受電感飽和，保護(hù)電路免受損壞。

2.7 可調(diào)節(jié)和同步頻率

開關(guān)頻率可在200kHz至2.2MHz之間調(diào)節(jié)，并且可以同步到外部時(shí)鐘，方便與其他電路協(xié)同工作。

2.8 準(zhǔn)確的使能引腳閾值

EN/UV引腳具有準(zhǔn)確的1V閾值，可用于輸入欠壓鎖定或關(guān)閉功能。

2.9 輸出軟啟動(dòng)和跟蹤

通過TR/SS引腳可以控制輸出電壓的斜坡速率，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能，避免電流沖擊。同時(shí)，還支持輸出跟蹤功能。

2.10 小尺寸熱增強(qiáng)封裝

采用16引腳MSOP封裝，尺寸小巧，并且具有良好的熱性能，有助于散熱。

2.11 AEC - Q100認(rèn)證

適用于汽車應(yīng)用，滿足汽車級(jí)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求。

三、引腳功能及應(yīng)用

3.1 引腳功能

• SYNC（引腳1）：外部時(shí)鐘同步輸入。接地可實(shí)現(xiàn)低紋波突發(fā)模式操作；連接到時(shí)鐘源可同步到外部頻率；施加3V或更高的直流電壓或連接到INTVCC可進(jìn)入脈沖跳躍模式。
• TR/SS（引腳2）：輸出跟蹤和軟啟動(dòng)引腳。通過連接電容可以控制輸出電壓的斜坡速率，在啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。
• RT（引腳3）：通過連接電阻到地來設(shè)置開關(guān)頻率。
• EN/UV（引腳4）：低電平時(shí)關(guān)閉芯片，高電平時(shí)芯片工作。閾值電壓為1.00V（上升）和0.96V（下降）。
• VIN（引腳5、6）：為芯片內(nèi)部電路和內(nèi)部頂部功率開關(guān)提供電流，必須連接在一起并進(jìn)行本地旁路。
• NC（引腳7）：未連接引腳。
• SW（引腳9、10、11）：內(nèi)部功率開關(guān)的輸出，連接到電感和升壓電容。
• BST（引腳12）：為頂部功率開關(guān)提供高于輸入電壓的驅(qū)動(dòng)電壓，需靠近芯片放置0.1μF的升壓電容。
• INTVCC（引腳13）：內(nèi)部3.4V調(diào)節(jié)器旁路引腳，為內(nèi)部功率驅(qū)動(dòng)器和控制電路供電。
• BIAS（引腳14）：當(dāng)BIAS引腳連接到高于3.1V的電壓時(shí)，內(nèi)部調(diào)節(jié)器將從該引腳獲取電流，以提高效率。
• PG（引腳15）：內(nèi)部比較器的開漏輸出，當(dāng)輸出電壓在設(shè)定值的±9%范圍內(nèi)且無故障時(shí)，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。
• FB（引腳16，LT8610A/LT8610AB）：調(diào)節(jié)FB引腳電壓至0.970V，連接反饋電阻分壓器抽頭。
• VOUT（引腳16，LT8610A - 3.3/LT8610A - 5/LT8610AB - 3.3/LT8610AB - 5）：固定輸出電壓引腳，分別調(diào)節(jié)至3.3V或5V。
• GND（引腳8，暴露焊盤引腳17）：接地引腳，是內(nèi)部底部開關(guān)的返回路徑，暴露焊盤必須焊接到PCB以降低熱阻。

3.2 典型應(yīng)用電路

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，如5V、3.3V、1.8V等不同輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器電路。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求選擇合適的電路參數(shù)，如電感、電容等。

四、應(yīng)用信息

4.1 實(shí)現(xiàn)超低靜態(tài)電流

在輕載情況下，LT8610A/LT8610AB采用低紋波突發(fā)模式運(yùn)行，通過減少脈沖頻率和增加睡眠模式時(shí)間，將靜態(tài)電流降至接近2.5μA。為了優(yōu)化輕載時(shí)的靜態(tài)電流性能，應(yīng)盡量減小反饋電阻分壓器中的電流。

4.2 FB電阻網(wǎng)絡(luò)

輸出電壓通過輸出和FB引腳之間的電阻分壓器進(jìn)行編程。建議使用1%精度的電阻以保持輸出電壓的準(zhǔn)確性。對(duì)于固定輸出版本，內(nèi)部已經(jīng)集成了反饋電阻網(wǎng)絡(luò)和相位超前電容。

4.3 設(shè)置開關(guān)頻率

通過連接電阻從RT引腳到地，可以將開關(guān)頻率設(shè)置在200kHz至2.2MHz之間?？梢允褂霉?RT = frac{46.5}{fSW} - 5.2)（RT單位為kΩ，fSW為所需開關(guān)頻率，單位為MHz）來計(jì)算所需的RT電阻值。

4.4 電感選擇和最大輸出電流

電感的選擇對(duì)電路性能至關(guān)重要。一般來說，電感值可以根據(jù)公式(L = frac{VOUT + VSW(BOT)}{fSW})計(jì)算。同時(shí)，電感的RMS電流額定值應(yīng)大于應(yīng)用的最大預(yù)期輸出負(fù)載，飽和電流額定值應(yīng)高于負(fù)載電流加上1/2的電感紋波電流。

4.5 輸入電容

使用X7R或X5R類型的陶瓷電容對(duì)輸入進(jìn)行旁路，放置在靠近VIN和PGND引腳的位置。當(dāng)使用較低的開關(guān)頻率時(shí)，需要更大的輸入電容。

4.6 輸出電容和輸出紋波

輸出電容的主要作用是濾波和存儲(chǔ)能量，選擇X5R或X7R類型的陶瓷電容可以提供低輸出紋波和良好的瞬態(tài)響應(yīng)。增加輸出電容可以降低輸出電壓紋波，但可能會(huì)增加成本和占用空間。

4.7 使能引腳

EN引腳低電平時(shí)芯片關(guān)閉，高電平時(shí)芯片工作。可以通過連接電阻分壓器從VIN到EN來設(shè)置輸入電壓閾值，以避免在低輸入電壓時(shí)出現(xiàn)問題。

4.8 INTVCC調(diào)節(jié)器

內(nèi)部LDO調(diào)節(jié)器產(chǎn)生3.4V電源，為驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)部偏置電路供電。需要使用至少1μF的陶瓷電容進(jìn)行旁路。當(dāng)BIAS引腳電壓高于3.1V時(shí)，內(nèi)部LDO可以從該引腳獲取電流以提高效率。

4.9 輸出電壓跟蹤和軟啟動(dòng)

通過TR/SS引腳可以控制輸出電壓的斜坡速率，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)功能。在故障條件下，TR/SS引腳的外部軟啟動(dòng)電容會(huì)被放電，故障清除后重新開始斜坡。

4.10 輸出功率良好指示

當(dāng)輸出電壓在調(diào)節(jié)點(diǎn)的±9%范圍內(nèi)時(shí)，PG引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)；否則，內(nèi)部下拉裝置將PG引腳拉低。同時(shí)，在多種故障條件下，PG引腳也會(huì)被拉低。

4.11 同步

通過SYNC引腳可以選擇低紋波突發(fā)模式或同步到外部頻率。在同步到外部時(shí)鐘時(shí)，芯片將進(jìn)入脈沖跳躍模式。

4.12 短路和反接輸入保護(hù)

芯片能夠耐受輸出短路，在輸出短路和欠壓條件下，會(huì)采取頻率折返和監(jiān)測(cè)底部開關(guān)電流等措施來保護(hù)電路。同時(shí)，通過合理的電路連接可以防止輸入短路和反接。

4.13 PCB布局

在PCB布局時(shí)，需要注意輸入電容、電感和輸出電容的放置，盡量減小開關(guān)電流回路的面積，以降低EMI。同時(shí)，要確保SW和BOOST節(jié)點(diǎn)盡可能小，F(xiàn)B和RT節(jié)點(diǎn)要遠(yuǎn)離SW和BOOST節(jié)點(diǎn)。

4.14 高溫考慮

在高溫環(huán)境下，需要注意PCB的散熱設(shè)計(jì)，確保芯片的散熱良好?？梢酝ㄟ^增加散熱面積、使用散熱片等方式來降低芯片溫度。同時(shí)，隨著環(huán)境溫度接近最大結(jié)溫，需要降低最大負(fù)載電流。

五、總結(jié)

LT8610A/LT8610AB系列同步降壓調(diào)節(jié)器以其高效、低功耗、寬輸入電壓范圍等優(yōu)點(diǎn)，為電子設(shè)備的電源設(shè)計(jì)提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求，合理選擇電路參數(shù)，注意PCB布局和散熱設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮該系列芯片的性能。你在使用這類降壓調(diào)節(jié)器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。