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典型大电流降压型稳压器电源设计方案解析

作者:威尼斯人app 发布时间:2020-12-16 09:28 点击:

  摩尔定律的可持续性被质疑十多年以来,半导体制造工艺依然在继续这个神奇的预言,7纳米已经规模制造两年,而5纳米、3纳米以及更小的工艺技术呼之欲出。芯片制造技术不断变窄,因此要求数字 IC 以更低电压运行。几何尺寸更小的工艺允许在最终产品中集成更多需要大量功率的功能。

  例如,现代计算机服务器和通信路由系统需要更大的带宽,以处理更多计算数据和互联网流量。汽车有更多车载电子产品,以提供娱乐、导航、自助驾驶功能,甚至引擎控制。结果,系统电流消耗和所需的总功率增加了。因此,需要最先进的封装和创新性内部电源级设计,以将电源 IC 中的热量散出来,同时提供前所未有的大功率。

  此外,较大的电源抑制比和较低的输出电压噪声或纹波需求是另外两项需要考虑的挑战。具较大电源抑制比的器件能够更容易地在输入端滤除和抑制噪声,从而产生干净和稳定的输出。在很宽的带宽内具较低输出电压噪声或较低输出纹波的器件有利于给如今的新式低噪声轨供电,在这类轨中,噪声灵敏度是设计时需要考虑的主要因素。

  较高的收发器速率也决定了较大的电流,因为几何尺寸很小的电路在切换时功耗较大。这类集成电路速度很快,可能在几十至数百纳秒内就将负载电流从接近零增大到几安培,因此需要具超快瞬态响应的稳压器。

  随着为电源稳压器保留的电路板面积越来越小,大家也日益熟知,具较高开关频率的单片开关稳压器减小了外部组件尺寸,因此也就减小了解决方案的总体尺寸,伴随而来的折衷是,由于较高频率时的开关损耗,效率有某种微小损失。不过,新一代单片开关稳压器提供一些独特的功能,甚至在较高频率时也能显著降低开关损耗。也就是说,集成的高压侧和低压侧开关同步运行允许更好地控制其栅极电压,这极大地缩短了死区时间,因此能够以更高效率运行。

  大电流单片开关稳压器的最大挑战之一是其散热能力,其热量来自 IC 中产生的大量功耗。通过使用耐热增强型球珊阵列 (BGA) 封装,可以应对这一挑战,在这种封装中,大部分焊锡球都专门用于电源引脚,以便热量可以非常容易地从 IC 传送到电路板中。电路板上连接到这些电源引脚的较大铜平面允许热量更加均匀地散出。

  随着数字系统电流越来越大、相应地工作电压越来越低,伴随这些进步而来的是在电源管理领域的更具挑战性的需求,这类需求包括需要快速瞬态响应、低噪声 / 低纹波、以及高效率运行以最大限度减少热量。传统上,给这些数字 IC 供电一直用LDO或基于电感器的开关稳压器控制器和外置功率器件完成。ADI提供了采用高热效率 BGA 封装的新一代单片、大电流降压型开关稳压器,以解决这些问题。这些产品包括 LTC7150S 和 LTC7130,这两款器件都具有独特的功能,以解决多种应用为数字 IC 供电的问题。

  为了满足这些特定需求,凌力尔特推出了 LTC71xx 系列单片大电流降压型稳压器。这个系列的最新成员是 LTC7150S,这是一款 20V/20A 单片同步降压型转换器,具差分 VOUT 远端检测。该器件独特的可锁相受控接通时间、恒定频率电流模式架构减轻了补偿负担,非常适合以高频运行同时需要快速瞬态响应的高降压比应用。LTC7150S 运用 Silent Switcher® 2 技术,包括集成的旁路电容器,以在高频时提供具卓越 EMI 性能的高效率解决方案。

  多达 12 个相位的多相运行允许直接并联多个器件,以用最小的输入和输出电容提供更大的电流。VOUT 远端检测确保负载端电压调节是准确的,不受负载电流或电路板布局的影响。其 3.1V 至 20V 的宽输入范围支持多种应用,包括大多数中间总线电压,而且与很多电池类型兼容。集成的 N 沟道MOSFET在 0.6V 至 VIN 输出电压范围内以最小的热降额提供高达 20A 的连续负载电流,非常适合负载点应用,例如大电流 / 低电压DSPFPGAASIC参考设计。其他应用包括电信 /数据通信系统、分布式电源架构和一般的高功率密度系统。

  LTC7150S 非常短的 25ns 最短接通时间允许在高频运行时实现高降压比电源。工作频率在 400kHz 至 3MHz 范围内是用户可选的,并可同步至一个外部时钟。在 –40°C 至 125°C 工作结温范围内,LTC7150S 的总差分输出电压准确度为 ±1%,其他特点包括高速差分远端检测放大器、PHMODE 相位选择器引脚、准确的 1.2V RUN 引脚门限、VIN 过压保护、电源良好标记和可编程软启动 / 跟踪。

  器件型号 LTC7150S 中的“S”指的是第二代 Silent Switcher 技术。该 IC 集成了用于 VIN 和BOOST 的陶瓷电容器,以保持所有快速 AC 电流环路都很小,因此改善了 EMI 性能。此外,该器件允许更快速的开关切换边沿,这在高开关频率时极大地提高了效率。

  LTC7150S 独特的受控接通时间架构允许该 IC 快速响应瞬态阶跃。这是在瞬态阶跃时完成的 —— 开关频率自带加速能力,这就允许电感器电流更好地追随误差放大器 (ITH) 输出的意愿。这允许更积极地设定 ITH 补偿,从而可增大环路总带宽。

  LTC7150S 允许在高频时实现高效率,这是因为该器件有一个关键特点,即显著缩短了死区时间。该 IC 内部的伺服环路在 SW 上升沿之前将死区时间锁定为

  更低的纹波电流可降低电感器的磁芯损耗、输出电容器的 ESR 损耗和输出电压纹波。在低频、小纹波电流时可实现高效率运行。不过,实现这一点需要一个大型电感器。在组件尺寸、效率和工作频率之间需要折衷。

  这种独特的恒定频率 / 受控接通时间架构非常适合以高频运行的高降压比应用,同时需要快速瞬态响应。

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  信息 NCP1050至NCP1055是单片高压稳压器,可使终端产品设备符合低待机功耗要求。该器件系列结合了所需的转换器功能,为办公自动化,消费类和工业产品提供了简单经济的电源系统解决方案。这些器件设计为直接从整流交流线路源运行。在反激式转换器应用中,它们能够提供6.0 W至40 W的输出功率,固定AC输入为100 V,115 V或230 V,3.0 W至20 W,可变AC输入范围为85 V至265 V.该器件系列具有有源启动稳压器电路,无需在转换器变压器上使用辅助偏置绕组,故障逻辑具有可编程定时器,用于转换器过载保护,独特的门控振荡器配置,可实现极快的环路响应双脉冲抑制,电源开关电流限制,带迟滞的输入欠压锁定,热关断和自动重启故障检测。这些器件采用经济的8引脚双列直插式封装。 启动电路无需变压器辅助偏置绕组 可选的辅助偏置绕组覆盖,适用于最低待机功耗应用 转换器输出过载和开环保护 自动重启故障保护 IC热故障保护 独特的双边沿门控振荡器配置极快的环路响应 振荡器频率抖动与可控摆率驱动器降低EMI 低功耗,符合欧洲蓝天使用 片上700 V电源开关电路和有源启动电路 85 V至265 V的整流交流电源工作 带迟滞的输入欠压锁定 振荡器频率选项44 kH...

  信息 NCP1050至NCP1055是单片高压稳压器,可使终端产品设备符合低待机功耗要求。该器件系列结合了所需的转换器功能,为办公自动化,消费类和工业产品提供了简单经济的电源系统解决方案。这些器件设计为直接从整流交流线路源运行。在反激式转换器应用中,它们能够提供6.0 W至40 W的输出功率,固定AC输入为100 V,115 V或230 V,3.0 W至20 W,可变AC输入范围为85 V至265 V.该器件系列具有有源启动稳压器电路,无需在转换器变压器上使用辅助偏置绕组,故障逻辑具有可编程定时器,用于转换器过载保护,独特的门控振荡器配置,可实现极快的环路响应双脉冲抑制,电源开关电流限制,带迟滞的输入欠压锁定,热关断和自动重启故障检测。这些器件采用经济的8引脚双列直插式封装。 启动电路无需变压器辅助偏置绕组 可选的辅助偏置绕组覆盖,适用于最低待机功耗应用 转换器输出过载和开环保护 自动重启故障保护 IC热故障保护 独特的双边沿门控振荡器配置极快的环路响应 振荡器频率抖动与可控摆率驱动器降低EMI 低功耗,符合欧洲蓝天使用 片上700 V电源开关电路和有源启动电路 85 V至265 V的整流交流电源工作 带迟滞的输入欠压锁定 振荡器频率选项44 kH...

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  5集成了固定频率电流模式控制器和700 V电压MOSFET。 NCP101X采用PDIP7封装,提供构建坚固耐用且低成本电源所需的一切,包括软启动,频率抖动,短路保护,跳周期,最大峰值电流设定点和动态自供电(不需要辅助绕组)。与其他单片解决方案不同,NCP1015本质上是安静的:在标称负载操作期间,器件以一个可用频率(65-100 kHz)切换。当当前设定值低于给定值时,例如当输出功率需求减小时,IC自动进入所谓的跳过循环模式,并在轻负载时提供出色的效率。因为这通常发生在最大峰值的1/4处,所以不会发生声学噪声。因此,待机功率降至最低,而不会产生噪声。 特性 内置700 V MOSFET,典型RdsON为11欧姆 高压引脚之间的大爬电距离 电流模式固定频率操作:65kHz - 100kHz 仅在低峰值电流下的跳过周期操作:没有声学噪声! 动态自供电,无需辅助绕组 内部1 ms软启动 自动恢复内部输出短路保护 频率抖动以获得更好的EMI签名 如果使用辅助绕组,则低于100 mW待机功率 国际米兰最终温度关闭 可用于瞬态AC分析的SPICE模型 应用 终端产品 辅助电源 ...

  信息 NCP1050至NCP1055是单片高压稳压器,可使终端产品设备符合低待机功耗要求。该器件系列结合了所需的转换器功能,为办公自动化,消费类和工业产品提供了简单经济的电源系统解决方案。这些器件设计为直接从整流交流线路源运行。在反激式转换器应用中,它们能够提供6.0 W至40 W的输出功率,固定AC输入为100 V,115 V或230 V,3.0 W至20 W,可变AC输入范围为85 V至265 V.该器件系列具有有源启动稳压器电路,无需在转换器变压器上使用辅助偏置绕组,故障逻辑具有可编程定时器,用于转换器过载保护,独特的门控振荡器配置,可实现极快的环路响应双脉冲抑制,电源开关电流限制,带迟滞的输入欠压锁定,热关断和自动重启故障检测。这些器件采用经济的8引脚双列直插式封装。 启动电路无需变压器辅助偏置绕组 可选的辅助偏置绕组覆盖,适用于最低待机功耗应用 转换器输出过载和开环保护 自动重启故障保护 IC热故障保护 独特的双边沿门控振荡器配置极快的环路响应 振荡器频率抖动与可控摆率驱动器降低EMI 低功耗,符合欧洲蓝天使用 片上700 V电源开关电路和有源启动电路 85 V至265 V的整流交流电源工作 带迟滞的输入欠压锁定 振荡器频率选项44 kH...

  信息 NCP101X系列集成了固定频率电流模式控制器和700 V电压MOSFET。 NCP101X采用PDIP7封装,提供构建坚固耐用且低成本电源所需的一切,包括软启动,频率抖动,短路保护,跳周期,最大峰值电流设定点和动态自供电(不需要辅助绕组)。与其他单片解决方案不同,NCP101X本质上是安静的:在额定负载操作期间,器件以一个可用频率(65-100-130 kHz)切换。当当前设定值低于给定值时,例如当输出功率需求减小时,IC自动进入所谓的跳过循环模式,并在轻负载时提供出色的效率。因为这通常发生在最大峰值的1/4处,所以不会发生声学噪声。因此,待机功耗降至最低,不会产生噪声。 内置700V MOSFET,典型RdsON为11或22欧姆 高压引脚之间的大爬电距离 电流模式固定频率操作:65kHz - 100kHz - 130kHz 仅在低峰值电流下的跳跃周期操作:无声噪声! 动态自我供电,无需辅助绕组 内部1ms软启动 自动恢复内部输出短路保护 具有辅助绕组操作的锁存过压保护 频率抖动以获得更好的EMI签名 如果使用辅助绕组,则低于100 mW待机功率 内部温度关闭 直接光耦合器连接 可用于瞬态AC分析的SPICE模型 可提供无铅封装 电路图、引脚图和封装图...

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  X系列集成了固定频率电流模式控制器和700 V电压MOSFET。 NCP101X采用PDIP7封装,提供构建坚固耐用且低成本电源所需的一切,包括软启动,频率抖动,短路保护,跳周期,最大峰值电流设定点和动态自供电(不需要辅助绕组)。与其他单片解决方案不同,NCP101X本质上是安静的:在额定负载操作期间,器件以一个可用频率(65-100-130 kHz)切换。当当前设定值低于给定值时,例如当输出功率需求减小时,IC自动进入所谓的跳过循环模式,并在轻负载时提供出色的效率。因为这通常发生在最大峰值的1/4处,所以不会发生声学噪声。因此,待机功率降至最低,而不会产生噪声。 特性 内置700V MOSFET,典型RdsON为11或22欧姆 高压引脚之间的大爬电距离 电流模式固定频率操作:65kHz - 100kHz - 130kHz 仅在低峰值电流下进行跳过 - 循环操作:无声噪声! 动态自供电,无需辅助绕组 内部1ms软启动 自动恢复内部输出短路保护 具有辅助绕组操作的锁存过压保护 频率抖动以获得更好的EMI签名 如果使用辅助绕组,则低于100 mW待机功率 内部温度关闭 直接光电耦合器连接...

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  NCL30167 用于相切调光LED照明的LED驱动器 功率因数校正升压开关稳压器

  67是一款高PF CrM升压控制器,依靠外部FET实现针对新型中等功率HV LED优化的离线LED驱动器。 Cascoded FET方法允许使用现成的电感器以获得更好的材料清单。它支持前沿和后沿调光器,调光曲线A 特性 优势 级联架构 快速启动 集成ZCD检测 无需Aux绕组 直接相角检测监测 可预测的调光曲线 用户可编程热折返 保护LED严重条件下过热的驱动因素 与前沿和后沿相控调光器兼容 使用所有类型的TRIAC线路调光器稳定运行 开路和短路LED /输出二极管保护 增强故障处理 逐周期电流限制 稳健的故障处理 -40至125°C的宽温度范围 支持室外和高温环境 准确的电流调节(典型值+/- 2%) 无需分箱LED或生产修整的准确性 恒定的准时控制 近理想功率因数 临界传导模式(CrM) 提高整体效率 接近统一功率因数 超过行业照明要求 应用 终端产品 相切调光LED驱动器 集成LED驱动电子设备 LED灯泡 LED筒灯 LED光引擎 LED模块 LED灯管 ...

  NCL30095 LED驱动器 AC-DC功率因数校正升压开关稳压器 集成HV MOSFET Triac可调光 热折返

  95A高功率因数升压PWM开关稳压器旨在调节通过一串LED的平均电流。该电路基于经过验证的恒定导通时间控制方案在临界导通模式(CrM)下工作,以实现接近单位功率因数。除了调节恒定电流外,开关稳压器还经过优化,可支持前沿和后沿相位调光应用。当在AC输入上检测到调光器时,电流调节环路的内部电压参考基于调光器导通角调节电流水平,因此通过LED串的电流具有基于编程的调光曲线的期望值。调光曲线的形状旨在模拟白炽灯泡的响应,同时实现NEMA SSL6和NEMA SSL7A建议。采用级联配置的集成式HV MOSFET支持在工作期间偏置控制器,无需辅助绕组来提供偏置功率。提供强大的保护功能套件,以确保正确处理预期的故障条件,而无需额外的电路,专用的热折返输入证明电流逐渐减少到用户定义的设定点以上。 特性 优势 近似单位功率因数 超过行业对照明的要求 临界传导模式(CrM) 提高整体效率 持续按时控制 接近理想功率因数 精确的电流调节(典型值+/- 2%) 无需对LED进行装箱或生产修整精度 与前沿和后沿相位控制调光器兼容 所有类型的稳定操作TRIAC线路调光器 ...

  信息 LA5735MC是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 时基发生器(300kHz)合并。 电流限制器合并。 内置热关断电路。

  信息 LA5774MP是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 只有四个外部元件 集成160 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路

  信息 LA5744TP是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 高效率 集成300 kHz时间基础发电机 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路

  信息 LA5756是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 仅四个外部零件 集成80 kHz时基发生器 集成限流电路 集成热关断电路 集成软启动电路

  信息单独激励的降压开关稳压器(可变类型) 效率高 仅需要四个外部部件 集成300 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路

  信息 LA5759是一个单独激励的降压开关稳压器(可变型)。 效率高 仅四个外部零件 集成80 kHz时基发生器 集成电流限制器 集成热关断电路 集成软启动电路

  MC是一个单独激励的降压型开关稳压器(可变型)。 特性 时基发生器(160kHz)合并。 纳入限流器。 合并了热关断电路。 电路图、引脚图和封装图

  压升压型反相开关稳压器由内部温度补偿基准电压源,比较器,受控占空比振荡器和有源电流限制电路,驱动器和高电流输出开关组成。新功能包括内部热关断保护和逐周期电流限制。该系列专门设计用于降压(降压)和升压(升压)和电压反相应用,并且外部元件数量最少。 NCV3063可用于汽车应用。有关具有ENABLE功能的产品,请参阅NCP3064。 特性 优势 最高40 V输入操作 灵活操作广泛的应用 频率高达150 KHz 降低输出电容和使用SMT电感器的能力 带滞后的内部热关机 此功能用于防止意外设备过热导致的灾难性故障 逐周期电流限制 改进了对MC34063的保护能力 基于Excel的设计工具 计算支持组件并估算绩效。 应用 终端产品 降压,升压和反相电源应用 电池充电器 NCV3063适用于汽车应用 多功能打印机(MPF) 电路图、引脚图和封装图...

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