功率金氧半電晶體

most需要兩個(gè)N溝道功率MOSFETLTC3830電路。這些應(yīng)根據(jù)主要考慮閾值電壓和電阻。在高效設(shè)計(jì)中，熱耗散通常是次要因素。所需的MOSFET閾值應(yīng)根據(jù)可用的電源電壓和/或門(mén)的復(fù)雜性驅(qū)動(dòng)電荷泵方案。在3.3V輸入設(shè)計(jì)中，其中輔助12V電源可用于為PVCC1和PVCC2，標(biāo)準(zhǔn)MOSFET，VGS上指定了RDS（ON）=5V或6V，效果良好。電流根據(jù)所用MOSFET的不同，從該電源中提取的電流也不同LTC3830的工作頻率小于50mA。使用5V或更低VIN電壓和產(chǎn)生PVCC1和PVCC2，沒(méi)有提供足夠的柵極驅(qū)動(dòng)電壓增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)功率mosfet。在這種情況下，有效MOSFET的RDS（ON）可能相當(dāng)高，提高了場(chǎng)效應(yīng)晶體管的損耗和效率降低。邏輯對(duì)于5V或更低的電壓，建議選擇電平FET電壓系統(tǒng)。邏輯級(jí)fet可以得到充分的增強(qiáng)帶有一個(gè)雙/三倍電荷泵，并將在效率最高。選擇MOSFET閾值電壓后，選擇基于輸入電壓，輸出電壓，允許功耗和最大輸出電流。在典型的LTC3830電路中，在連續(xù)模式下工作，平均電感電流等于輸出負(fù)載電流。電流通過(guò)Q1或Q2根據(jù)占空比拆分功耗：

PMAX應(yīng)主要根據(jù)要求計(jì)算效率或允許的熱耗散。典型的高潮5V輸入和3.3V 10A效率電路設(shè)計(jì)輸出可能允許不超過(guò)3%的效率損失每個(gè)MOSFET的負(fù)載。假設(shè)效率約為90%在當(dāng)前水平上，這給出了PMAX值：

請(qǐng)注意，第2季度所需的RDS（ON）大約是這個(gè)值的兩倍在這個(gè)例子中。此應(yīng)用程序可能指定單個(gè)0.03Ω裝置用于Q2，并并聯(lián)兩個(gè)以上的與Q1相同的裝置。還需要注意的是RDS（ON）值表示mosfet較大，功率差異數(shù)僅為每個(gè)設(shè)備1.1W或更少；大TO-220封裝和散熱器不一定在高效應(yīng)用中需要。硅酮Si4410DY或國(guó)際整流器IRF7413（均為so8）或SiliconixSUD50N03-10（TO-252）或半導(dǎo)體MTD20N03HDL（DPAK）是小型表面安裝在VGS的5V下，RDS（ON）值低于0.03Ω的設(shè)備在LTC3830電路中工作良好。使用更高的PMAX值在RDS（ON）計(jì)算中，MOSFET通常會(huì)減小成本和電路效率并增加MOSFET散熱片要求。表1列出了各種功率mosfet在LTC3830應(yīng)用。

感應(yīng)器選擇

電感通常是LTC3830中最大的元件設(shè)計(jì)和必須仔細(xì)選擇。選擇感應(yīng)器基于輸出轉(zhuǎn)換率要求的值和類(lèi)型。這個(gè)感應(yīng)器電流的最大上升率由電感值，輸入輸出電壓差和LTC3830的最大占空比。在典型的5V輸入中，3.3V輸出應(yīng)用，最大上升時(shí)間為：

注：測(cè)試條件和詳細(xì)信息請(qǐng)參考制造商的數(shù)據(jù)表。

式中，LO為電感值，單位為μH。在適當(dāng)?shù)念l率補(bǔ)償下，電感器的組合輸出電容值決定了瞬態(tài)恢復(fù)時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，較小值的電感器改善以紋波和電感為代價(jià)的瞬態(tài)響應(yīng)堆芯飽和額定值。2μH電感器上升0.81A/μs此應(yīng)用中的時(shí)間，導(dǎo)致響應(yīng)5A負(fù)載電流階躍。在這6.2μs期間，電感器電流和輸出之間的差異電流由輸出電容器組成。這次行動(dòng)導(dǎo)致輸出端暫時(shí)電壓下降。到最小化這種影響，電感器值通常應(yīng)對(duì)于大多數(shù)5V輸入LTC3830，在1μH至5μH范圍內(nèi)電路。為了優(yōu)化性能，不同的組合輸入和輸出電壓以及預(yù)期負(fù)載可能需要不同的電感器值。一旦已知所需值，電感器鐵芯類(lèi)型可根據(jù)峰值電流和效率進(jìn)行選擇要求。電感器中的峰值電流等于最大輸出負(fù)載電流加上電感峰間紋波電流的一半。紋波電流由電感器值、輸入和輸出電壓以及工作頻率。紋波電流約為等于：

10A負(fù)載時(shí)的峰值電感器電流：10A+（2.8A/2）=11.4A

紋波電流一般應(yīng)在10%和輸出電流的40%。感應(yīng)器必須能夠在不飽和的情況下承受峰值電流繞組中的銅電阻應(yīng)保持在可將電阻功率損失降至最低。請(qǐng)注意不采用限流功能的電路電感器中的電流可能會(huì)超過(guò)這個(gè)最大值在短路或故障情況下；電感器應(yīng)相應(yīng)地調(diào)整尺寸以承受額外的電流。具有漸變飽和特性的電感器通常最好的選擇。

輸入和輸出電容器

典型的LTC3830設(shè)計(jì)對(duì)輸入和輸出電容。正常情況下穩(wěn)定負(fù)載運(yùn)行，類(lèi)似LTC3830的降壓轉(zhuǎn)換器從輸入電源的開(kāi)關(guān)頻率。峰值電流值等于輸出負(fù)載電流加上1/2峰間紋波電流。大部分電流由輸入旁路提供電容器。輸入端產(chǎn)生的均方根電流電容器加熱，導(dǎo)致電容器過(guò)早損壞在極端情況下。最大均方根電流發(fā)生在50%脈寬調(diào)制占空比，使均方根電流值等于到IOUT/2。低ESR輸入電容器必須使用紋波電流額定值以確保可靠操作。請(qǐng)注意，電容器制造商的紋波電流額定值通常僅基于2000小時(shí)（3個(gè)月）額定溫度下的壽命。輸入進(jìn)一步降額建議電容器紋波電流超過(guò)制造商的規(guī)格，以延長(zhǎng)其使用壽命電路。較低的工作溫度影響最大關(guān)于電容器壽命。

在穩(wěn)態(tài)條件下，buck變換器的輸出電容器的紋波電流比輸入電容器。峰間電流等于電感器紋波電流，通常占總負(fù)載的10%到40%電流。電容器不占位功耗，但在ESR上。輸出負(fù)載期間瞬態(tài)時(shí)，輸出電容器必須提供所有負(fù)載所需的額外負(fù)載電流LTC3830將感應(yīng)器電流調(diào)整為新值。輸出電容器中的ESR導(dǎo)致輸出中的階躍電壓等于ESR值乘以負(fù)載電流。具有0.05ΩESR輸出的5A負(fù)載階躍電容器導(dǎo)致250毫伏的輸出電壓偏移；這是3.3V電源輸出電壓的7.6%！因?yàn)檩敵鲭娙軪SR與輸出負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，選擇ESR的輸出電容器，而不是電容值。電容器合適的ESR通常具有較大的電容值這是控制穩(wěn)態(tài)輸出紋波所需要的。額定開(kāi)關(guān)電源用電解電容器具有指定紋波電流額定值和ESR can的電源在LTC3830應(yīng)用中有效使用。OS-CON公司三洋和其他制造商生產(chǎn)的電解電容器性能優(yōu)良，具有很高的電解電容器的性能/尺寸比。表面安裝應(yīng)用可以使用電解或干燥鉭電容器。鉭電容器必須是浪涌測(cè)試并指定用于開(kāi)關(guān)電源。眾所周知，低成本的普通鉭合金具有非常短的開(kāi)關(guān)電源爆炸性死亡后的生命供應(yīng)應(yīng)用程序。可使用的其他電容器包括三洋POSCAP和MV-WX系列。

降低ESR和提高紋波電流的常用方法能力是并聯(lián)幾個(gè)電容器。典型的LTC3830應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)5A輸入紋波電流。三洋OS-CON電容器，零件號(hào)10SA220M（220μF/10V），具有2.3A允許紋波電流85°C；三個(gè)在輸入端并聯(lián)（以承受輸入紋波電流）滿足上述要求。同樣，三洋POSCAP 4TPB470M（470μF/4V）電容器最大額定ESR為0.04Ω；三個(gè)并聯(lián)更低凈輸出電容ESR為0.013Ω。

反饋回路補(bǔ)償

LTC3830電壓反饋回路在補(bǔ)償引腳，誤差放大器的輸出節(jié)點(diǎn)。反饋回路通常用RC進(jìn)行補(bǔ)償+C網(wǎng)絡(luò)從COMP到GND，如圖10a所示。環(huán)路穩(wěn)定性受電感值的影響輸出電容，輸出電容ESR，誤差放大器跨導(dǎo)和誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。電感器和輸出電容器以以下頻率創(chuàng)建雙極：

輸出電容和輸出電容的ESR頻率為零的值：

誤差放大器的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)必須在0dB交叉處提供足夠的相位裕度整個(gè)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的頻率。這個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)為：

圖10b顯示了整個(gè)傳輸?shù)腂ode圖功能。

當(dāng)?shù)虴SR輸出電容器（三洋OS-CON）是如果使用，ESR零點(diǎn)的頻率可以足夠高它在環(huán)路交叉頻率處提供很少的相位提升。因此，相位裕度變得不相等，負(fù)載瞬態(tài)沒(méi)有得到優(yōu)化。解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)小電容器之間可以連接電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的頂部和VFB引腳創(chuàng)建一個(gè)零極點(diǎn)對(duì)在環(huán)補(bǔ)償。零點(diǎn)位置在極位置之前，因此，相位超前可以增加環(huán)路的相位裕度交叉頻率。極點(diǎn)和零點(diǎn)位置是

地址：

fZC2=1/[2π（R2）（C2）]和fPC2=1/[2π（R1 | | R2）（C2）]式中，R1 | | R2是R1的并聯(lián)組合電阻和R2。選擇C2，使零點(diǎn)位于較低位置與fCO相比頻率較高，極點(diǎn)位置較高使閉環(huán)有足夠的相位裕度穩(wěn)定性。圖10c顯示了使用相位的Bode圖LTC3830電阻器分壓器周?chē)膶?dǎo)線補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。注意：只有當(dāng)R1␣>>␣R2，即在高輸出電壓下，僅使極零被充分分開(kāi)。

雖然可以使用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行頻率補(bǔ)償，但是輸入和/或輸出濾波器、未知電容ESR和總工作點(diǎn)隨輸入電壓、負(fù)載電流變化的變化，都表明了一種更實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)方法。這個(gè)可以通過(guò)在負(fù)載和使用RC網(wǎng)絡(luò)盒迭代到最終值，或者通過(guò)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀找出實(shí)際的回路極點(diǎn)和零點(diǎn)。

表2顯示了建議的補(bǔ)償部分基于三洋OS-CON的5V至3.3V應(yīng)用的價(jià)值4SP820M低ESR輸出電容器。

表2。5V至3.3V的推薦補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)使用多個(gè)820μF Sanyo OS-CON的應(yīng)用程序4SP820M輸出電容器

表3顯示了建議的補(bǔ)償部分基于470μF三洋的5V至3.3V應(yīng)用的值POSCAP 4TPB470M輸出電容器。

表3。5V至3.3V的推薦補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)使用多個(gè)470μF三洋POSCAP的應(yīng)用程序4TPB470M輸出電容器

表4顯示了建議的補(bǔ)償部分基于1500μF三洋的5V至3.3V應(yīng)用的值MV-WX輸出電容器。

表4。5V至3.3V的推薦補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)使用多個(gè)1500μF三洋MV-WX并聯(lián)應(yīng)用輸出電容器

布局注意事項(xiàng)

在布置印刷電路板時(shí)，使用以下檢查表以確保LTC3830的正常運(yùn)行。這些項(xiàng)目在布局中也有圖解說(shuō)明圖11的示意圖。粗線顯示高當(dāng)前路徑。注意，在10A或以上的電流水平下，PC板本身的電流密度是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。攜帶高電流的痕跡應(yīng)盡可能寬。例如，用2oz銅制造的PCB要求最小跟蹤寬度為0.15“，以承載10A。1一般來(lái)說(shuō)，布局應(yīng)該從動(dòng)力裝置。確保電源電路的方向?qū)崿F(xiàn)了清潔的功率流路徑。導(dǎo)線寬度、應(yīng)該最大化長(zhǎng)度最小化。在你之后滿足電源路徑，控制電路應(yīng)布置好。找到相對(duì)容易的路線控制電路中的小痕跡大電流路徑的迂回路線。2GND和PGND引腳應(yīng)直接在LTC3830。這有助于將LTC3830的內(nèi)部接地故障降到最低，并防止接地差異中斷內(nèi)部電路運(yùn)行的可能性。這個(gè)然后，連接應(yīng)在一個(gè)最好是在電路中一個(gè)相當(dāng)安靜的點(diǎn)，比如靠近輸出電容器。這并不總是實(shí)用的，但是，由于身體的限制。另一個(gè)合理的最好是在輸出之間建立這種連接電容器與底部電源連接MOSFET Q2。不要把這個(gè)單點(diǎn)接地綁在軌跡上在Q2電源和輸入電容器接地之間運(yùn)行，因?yàn)榈仄矫娴倪@個(gè)區(qū)域會(huì)非常嘈雜

3.頻率用小信號(hào)電阻電容器補(bǔ)償和軟啟動(dòng)位置應(yīng)非常接近連接到各自的引腳和接地端信號(hào)接地引腳通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的軌跡。不要把這些零件連接到地平面上！

4.VCC、PVCC1和PVCC2去耦電容器應(yīng)盡可能靠近LTC3830。4.7μF和1μFVCC、PVCC1和PVCC2上顯示的旁路電容器將有所幫助提供最佳調(diào)節(jié)性能。

5.CIN的（+）板應(yīng)盡可能靠近可能到上部MOSFET的漏極，Q1。在車(chē)輛識(shí)別號(hào)（VIN）和電源接地之間增加一個(gè)1μF陶瓷電容器是推薦的。

6.感應(yīng)和VFB引腳對(duì)從交換節(jié)點(diǎn)。要注意隔離理智以及VFB從可能的電容耦合到電感器開(kāi)關(guān)信號(hào)。連接SENSE+和SENSE–close對(duì)負(fù)荷的調(diào)節(jié)可以顯著提高。

7.在Q1的漏極和源引腳處的Kelvin sense IMAX和IFB。

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