LinearLTC34157A多相位同步减压调制器

1、Linear LTC3415 7A 多相位同步减压调制器特征：效率： 96%在 VIN=3V 时输出电流7A调频范围：常规情况下为1.5MHz相位裕度：12扩频调制输出裕度和轨迹参考精度：1%输入电压范围VIN :2.5V5.5V可锁相位范围：0.75MHz2.25MHz突发可选择模式操作最低操作压差：占空比100%最低静态电流：450a电流模式操作可以优化线路和负载瞬态效应提供 38 引脚(5mm 7mm) QFN 封装应用负载电源便携式工具分布式电源系统电池供电设备描述LTC3415 是一款采用锁相恒频、电流模式架构的高效率、单片同步降压稳压器。多相操作允许多个LTC3415 在使用最小输

2、入和输出电容时异相运行。工作电源范围为5.5V至 2.5V，使其适用于单个锂离子电池以及负载点电源应用。在低负载电流下突发模式操作提供高效率。100占空比为延长电池供电系统的工作时间提供低压差操作。工作频率内部设置为1.5MHz，允许使用小表面贴装电感。对于对开关噪声敏感的应用，它可以在0.75MHz 至 2.25MHz 之间进行外部同步。 PHMODE 引脚允许用户控制输出时钟信号的相位。电流检测比较器是出厂调试的，以实现精确的输出电流分配。在同步期间或当 MODE 引脚拉低以抑制噪声和射频干扰时，将禁止突发模式操作。典型应用绝对最大额定值SVIN, PVIN电压： 0.3V to 6VPL

3、L LPF， GOOD电压： 0.3V to VINCLKIN ， PHMODE， MODE 电压： 0.3V to VINCLKOUT 电压： 0.3V to 2VITH， ITHM， VFB， TRACK 电压： 0.3V to VINMGN， BSEL， RUN 电压： 0.3V to VINSW电压（直流）： 0.3V to （ VIN +0.3V）SW 沟槽和源极峰值电流：15A工作环境温度范围（注2） ： 40 C to 85 C结温（注5） ： 125 C储存温度： 65 C to 125 C订单信息无铅表面处理胶带和卷轴部件标记封装说明温度范围LTC3415EUHF#PBFLT

4、C3415EUHF#TRPBF341538 引脚 ( 5mm x 7mm )QFN 封装 40 C to85 C对于具有宽工作温度范围的零件，请咨询LTC Marketing有关非标准铅基部件的信息，请咨询LTC 营销部门。电气特性 表示在整个工作温度范围内适用的规格，否则规格为TA = 25 C，VIN = 3.3V，除非另有规定。信号参数条件最小值均值最大值单位SVIN信号输入电压范围2.3755.5VVFB调节反馈电压（注3）?0.5900.5960.602VVFB参考电压线调节VIN =2.5Vto5.5V（注3）0.150.3%/VVLOADREG输出电压负载调节伺服环中测量，VIT

5、H=0.3V?0.10.2%伺服环中测量，VITH=0.9V?-0.05-0.2%VPGOOD电源良好范围7 10 13%RPGOOD电源良好下拉电阻1mA电流加载，VITH=0.3V2540IQ输入直流偏置电流（注4）工作电流VFB=0.57V, MODE=0VVFB=0.63V, MODE=VIN1350A睡眠电流VRUN=0V450A关机0.25Af OSC开关频率1.31.51.7MHzf SYNCSYNC 信号捕获范围0.752.25MHzRPFETP 沟道FET 漏源电阻I SW= 100mA3240mRNFETN 沟道FET 漏源电阻I SW= 100mA2532mI LIMIT

6、峰值电流限制VITH= 1V （ 注 6）111315AVUVLO欠压锁定阈值SVIN 上升沿2.052.22.35VSVIN 下降沿1.852.02.15VI LSWSW 漏电流VRUN=0V, V IN=5.5V0.15ASS Delay内部软启动延迟140sgm误差放大器跨导1.722.2mmhoRUN运行输入阈值RUN上升沿1.41.51.6VRUN下降沿1.21.31.4VPGOODDelayPGOOD下降沿延迟35s%MARGINING输出电压裕度百分比MGN HI, BSEL LOWMGN HI, BSEL HI357%MGN HI, BSEL=SVIN/2MGN LOW, BS

7、EL LOW81012%MGN LOW, BSEL HIMGN LOW, BSEL=SINV/2131517%-3-5-7%-8-10-12%-13-15-17%TRACK跟踪阈值（上升沿）RUN = VINRUN = 0V0.57V跟踪阈值（下降沿）0.18V跟踪禁用阈值VIN-0.5VVFBSlavemodeVFB 跟从模式阈值VIN-0.5VI THInternal切换内部补偿的阈值vIN-0.5VOV输出过压阈值VFB 上升沿71013%UV输出欠压门限VFB 下降沿-7-10-13%VHYSTOV/ UV滞后VFB 回到正常规律13%注 1：超过上述绝对最大额定值以外的应力可能会对器

8、件造成永久性损坏。 长时间暴露于任何绝对最大额定值条件可能会影响器件的可靠性和寿命。注 2： LTC3415E保证满足从0C至 85C 的性能规格。在 -40C至 85C工作温度范围内的规格通过设计，特性和与统计过程控制的相关性得到保证。注 3：在反馈环路中测试LTC3415，调节 VFB 以实现指定的误差放大器输出电压(ITH ) 。注 4：由于在开关频率下提供内部栅极电荷，动态电源电流较高。注 5： TJ由环境温度TA和功耗计算如下：LTC3415： TJ = TA + PD( 34C/ W) 。注 6：当强制VITH = 1V 时，用内部伺服环路测量电流极限。注 7：该IC 包括过热保护

9、，用于在瞬时过载条件下保护器件。过温保护激活时，结温超过125 C。在规定的最大工作结温以上的连续工作可能会损害器件的可靠性。典型性能特性.GI-JLoad Regulation (Reference Figure 13)Load Step (Rererence Figure 13)Oscillator FrequencyElficlency and Power Loss vs Load Current Force Continuous Mode25V,一 23V5VLOADCURREMT (A)二as908070605040302010。o46-i一0.01Efficiency and Po

10、wer Loss Burst Mode OperationEftidency and Power Loss Pulse-Skip Mode Operation10?09DD o o o o 7 6 5 d 3 芭A爰DHB001011l(W)aiRRFNT(AkJ.01?0像M40W 妻 A2KH1Bo 0 01Output TrackingV0UT2 = 3.3V/7A 500niVWVquti 1.W/I4A 500niV.1HVIOAD CIIRRFNT(A)Switch Leakage Current vs Input Voltage700175INPUT VOITAGF(V)功能图P

11、IN 脚功能SGND(Pin 2):地信号。所有模拟和低功率电路的接地路径。单一连接到系统板上的PGND。PLLLPF (Pin 3): 锁相环路低通滤波器。PLL 的低通滤波器连接到该引脚。在扩频模式下，将电容器放置在SGND 可控制从一个频率到下一个频率的转换速率。或者， 浮动此引脚允许正常运行频率在1.5MHz，将此引脚连接到SVIN 迫使器件运行在其正常频率(2MHz)的1.33倍， 将其绑在地面上迫使频率运行在其正常频率的0.67倍 ( 1MHz ) 。PVIN(Pins 4, 5, 27, 28, 35, 36):电源VIN。片上功率MOSFET 的输入电压。必须紧密地耦合到PGN

12、D 上。SW (Pins 6, 7, 8, 9, 23, 24, 25, 26)将节点连接切换到电感器。 :此引脚从PVIN 摆动到PGND。MODE (Pin 10):模式选择输入。将此引脚连接为高电平可启用突发模式操作。 将此引脚连接为低电平可以强制连续操作。将其绑定到VIN /2 可启用脉冲跳跃操作。CLKIN (Pin 11): 外部同步输入到相位检测器。该引脚通过50k 电阻内部端接至SGND。锁相环将迫使内部顶部功率PMOS 导通，使其与CLKIN 信号的上升沿同步。将此引脚连接到SVIN 以使能扩展频谱调制。在外部同步期间，确保PLLLPF 引脚未连接到VIN 或 GND。PHM

13、ODE (Pin 12):相位选择器输入。此引脚确定内部振荡器和CLKOUT 之间的相位关系。将其置为高电平用于两相操作，将其置为低电平用于三相操作，并将其连接到VIN / 2用于四相操作。PGND (Pins 13-19):电源地。内部N 沟道功率MOSFET的返回路径。将此引脚与CIN 和 COUT的(-)端子连接。MGN (Pin 20):裕引脚。将此引脚连接到0.5V 和 SVIN-0.5V 之间的电压将禁用边界功能，并允许正常工作。将其锁定为高使能正裕量( 5，10，或15)。将其锁定为低使能负裕量(-5， -10 或 -15)。BSEL (Pin 21):裕量位选择引脚。绑定BSE

14、L 低电平选择 5，将其绑定为高电平选择 10。将其连接到VIN / 2选择 15。PGOOD (Pin 22): 输出功率GOOD 具有漏极开路逻辑。当VFB引脚上的电压不在其设置点的 10以内时，PGOOD 被拉至地。在裕量调节期间和从模式操作期间(VFB连接到VIN)禁用。VFB(Pin 29):输入到误差放大器，将反馈电压与内部0.6V参考电压进行比较。该引脚通常从输出电压连接到电阻分压器。在PolyPhase操作中，将VFB 连接到SVIN 将禁用其自身的内部误差放大器，并将主机的 ITH 电压连接到其电流比较器。TRACK (Pin 30):轨道输入引脚。这允许用户控制输出的上升时

15、间。在此引脚上施加低于0.57V 的电压会将参考输入旁路到误差放大器，并将 VFB引脚连接到TRACK 电压。高于0.57V 时，跟踪功能停止，内部基准再次控制误差放大器。在关断期间，如果TRACK 未连接到SVIN，则即使RUN 已经为低，TRACK 的电压也需要低于0.18V，在芯片关闭之前。不要浮动此引脚。ITH(Pin 32):误差放大器输出和开关稳压器补偿点。电流比较器的阈值随着该控制电压而增加。此引脚的正常电压范围为0V 至 1.5V。 它也是内部 ITH 差分放大器的正输入。将ITH 连接到 SVIN 使能内部补偿。ITHM(Pin 33):内部ITH 差分放大器的负输入。将此引

16、脚连接到SGND 以进行单相操作。对于PolyPhase，将主机的ITHM 连接到 SGND，同时将所有 I THM 引脚连接在一起。SVIN(Pin 34):信号输入电压。通过 1和 0.1 F 低通滤波器将此引脚连接到 PVIN。RUN (Pin 37):运行控制输入。将此引脚高于1.5V时，器件将打开。CLKOUT (Pin 38):多相操作的输出时钟信号。CLKOUT 的相位由PHMODE 引脚的状态决定。ExposedPad (Pin 39)电源地。必须连接到:PCB 上的电气接地。操作主控制环:LTC3415 是一种恒定频率，电流模式，单片降压稳压器。在正常操作中，内部顶部P 沟道

17、功率MOSFET 在振荡器设置RS 锁存时在每个周期导通，在电流比较器ICOMP 复位 RS锁存时关断。ICOMP 复位 RS 锁存器时的峰值电感电流由ITH 引脚上的电压控制，ITH 引脚是误差放大器EA 的输出。 FB 引脚允许EA 从外部电阻分压器接收输出反馈电压。当负载电流增加时，相对于0.596V 基准，反馈电压略微降低，这又导致ITH 电压增加，直到平均电感器电流匹配新的负载电流。 当顶部 P 沟道功率MOSFET 关闭时， 底部 N 沟道功率MOSFET导通，直到电感电流开始反转，如电流反转比较器I RCMP 所示，或下一个周期的开始。通过将 RUN 引脚拉至低于1.5V( VT

18、RACK = SVIN或 VTRACKMJTPIIMODf 121)上(1KW aKOUTptimncSu胤一F6-PtiauFSV jFigure 2d.W应2OperationHI ASM27090IPHftSt 9PHASE 12Figure 2e. 12-Phase Operation输出电流共享：当多个 LTC3415 级联以驱动公共负载时，精确的输出电流共享对于实现最佳性能和效率至关重要。否则， 如果一个级传送比另一个级更多的电流，则两个级之间的温度将不同，并且这可以转化为更高的开关RDS（ ON） ，更低的效率和更高的RMS 波纹。每个LTC3415都经过修整，使得当多个LTC3

19、415 的 ITH 引脚连接在一起时，每个LTC3415 的输出电流量几乎相同。由物理距离和地噪声引起的LTC3415 级中的不同地电位可能导致每个级看到的绝对ITH 值的偏移。为了确保接地电平不会影响ITH值， LTC3415 使用差分驱动器，该差分驱动器不仅将I TH 引脚作为输入，还将ITHM 引脚作为输入。所有LTC3415级的 ITHM 引脚应连接在一起，然后只在一个点连接到SGND。锁相环操作：为了与外部信号同步，LTC3415 具有由内部压控振荡器和相位检测器组成的内部锁相环。这允许顶部P 沟道功率MOSFET 导通锁定到外部源的上升沿。压控振荡器的频率范围为中心频率的+ 50。

20、使PLLLPF 引脚悬空对应于大约1.5MHz 的自由运行频率。将PLLLPF直接连接到SVIN 对应于中心频率（2MHz）的1.33x，而将PLLLPF接地对应于中心频率（1MHz）的0.67x。使用的相位检测器是边缘敏感数字类型，其在外部和内部振荡器之间提供零度相移。相位检测器的输出是一对互补的电流源，对PLLLPF 引脚上的外部滤波器网络进行充电或放电。参见图6。如果外部频率CLKIN 大于振荡器频率fOSC， 则电流会持续产生，从而拉高PLLLPF 引脚。当外部频率小于fOSC 时，电流持续下降，拉低 PLLLPF 引脚。 如果外部和内部频率相同但表现出相位差，则电流源打开对应于相位差

21、的时间量。因此，PLLLPF 引脚上的电压被调整，直到外部和内部振荡器的相位和频率相同。CLKIN 引脚必须由低阻抗源驱动，例如位于引脚附近的逻辑门。环路滤波器组件（ CLP，RLP）平滑来自相位检测器的电流脉冲，并为压控振荡器提供稳定的输入。 滤波器组件确定环路获取锁定的速度。通常 RLP = 10k 和 CLP为 100pf至 1000pf。CLKOUT 引脚提供一个信号来同步LTC3415的后续级。其幅度为0V 至2V，并且其相对于内部振荡器（或CLKIN ）的相位由PHMODE 引脚控制。内部/外部I TH 补偿：在单相操作期间，用户可以通过将I TH 引脚连接到SVIN 来使能内部补

22、偿，从而简化回路补偿。这将一个内部50k 电阻与 50pF 帽串联连接到误差放大器的输出（内部 ITH 补偿点） 。 这是简单的折衷而不是OPTI-LOOP 优化， 其中 I TH组件是外部的，并且被选择以利用最小输出电容来优化环路瞬态响应。请参阅“应用程序信息”部分中的 “检查瞬态响应 ”。在多相操作中，每个 LTC3415的所有I TH引脚连接在一起以实现精确的负载分配，不允许内部补偿。外部补偿元件需要适当选择，以获得最佳的瞬态响应和稳定的操作。主 /从操作：在多相单输出操作中，用户可以选择在多主机模式下运行，其中各级的所有VFB， ITH 和输出引脚相互连接。所有误差放大器都有效地并行工作，并且系统的总gm 增加级数。指示从每个级传送到负载的电流有多少的I TH 值由外部I TH 补偿组件进行平均和平滑。然而，在某些应用中，从多个LTC3415 产生的更高跨导可能使系统更难以补偿。在这种情况下，用户可以选择替代操作模式。第二操作模式是单主机操作，其中仅使用主级的误差放大器，而禁用其他级（从器件