設計要點 544: 引言

工業和汽車應用需要堅固、易用和緊湊的 DC/DC 轉換器以產生多種低電壓電源。采用 6mm x 6mm 封裝的LT8602 單片式四通道同步降壓型轉換器能夠從 3V 至 42V 的寬輸入范圍提供四個輸出。它是一款多用途和簡單易用的器件，并具有低 EMI 和高達 2.2MHz 的可調工作頻率等特點。該器件僅從輸入電源消耗 30μA 靜態電流，即使在調節輸出時也不例外。

小尺寸、低 EMI、四通道降壓型解決方案

LT8602 在 QFN (6mm x 6mm) 封裝中集成了兩個高電壓 (HV) 和兩個低電壓 (LV) 同步穩壓器。通過采用內部同步開關取代外部肖特基二極管，不僅最大限度地縮減了解決方案尺寸，還提高了效率，從而降低了功率耗散。

兩個 HV 通道 (1 和 2) 能夠從一個 3V 至 42V 輸入分別支持 1.5A 和 2.5A 負載。兩個 LV 通道 (3 和 4) 則從一個 2.6V 至 5.5V 輸入各支持高達 1.8A。圖 1 示出了演示電路 DC1949A 的中心頂視圖。具有四個輸出 (5V、3.3V、1.8V 和 1.2V) 的簡化原理圖示于圖 3。一個 LT8602 可取代四個單獨的穩壓器，從而縮減了總體解決方案尺寸和成本。LT8602 中的全部四個穩壓器均同步至設置在 2MHz的單個振蕩器，并允許通道反相操作。LT8602 通過使通道 1 和 3 與通道 2 和 4 異相運作以降低輸入紋波電流，因而簡化了 EMI 濾波器設計。演示電路 DC1949A 包括一個小型 EMI 濾波器。圖 2 示出了該演示電路板的輻射 EMI 性能。它符合 CISPR25 Class 5 峰值限制要求并擁有足夠的裕度。

圖 1：演示板 DC1949A 的中心頂視圖

圖 2：輻射 EMI 性能 (CISPR25，Class 5)，峰值檢波器，14VIN，所有輸出為 1A，開關頻率 = 2MHz

圖 3：原理圖。5V、3.3V、1.8V 和 1.2V，fSW = 2MHz 輸出

即使在高開關頻率下也可提供寬輸入范圍

雖然可采用一個高開關頻率以盡量縮減 DC/DC 解決方案尺寸，但是提升頻率通常會附帶一個折衷，這就是輸入電壓范圍會減小。在汽車和工業環境中這是一個重要的關注點，因而導致設計師在考慮通過增加開關頻率以獲得某些優勢的時候躊躇不決。

憑借低的最小導通時間和低壓差，LT8602 即使在 2MHz 頻率下也能提供一個寬輸入范圍。圖 4 示出了通道 1 的壓差性能。當輸入電壓降至接近編程輸出電壓時，LT8602 通過略過某些關斷時間和降低開關頻率至高達 99.6% 的最大占空比來保持調節。如果輸入電壓進一步下降，輸出電壓將保持在比輸入電壓低 50mV 至 550mV 的水平，這取決于負載。升壓電容器在壓差狀態下充電，從而維持了高效率。

圖 4：在 IOUT = 1.5A 時的壓差性能

靈活的序列控制

LT8602 具有一個用于每個 HV 通道的跟蹤和軟起動引腳。對于每個 LV 通道，它具有一個大約 1ms 的內部軟起動。另外，每個通道還具備一個電源良好指示器。這些引腳簡化了輸出跟蹤或排序。

結論

LT8602 在 6mm x 6mm QFN 封裝中集成了四個同步降壓型穩壓器，可實現僅需 30μA 靜態電流的緊湊、低 EMI、高效率和耐故障性能強的解決方案。用于每個轉換器的個別輸入提供了設計自由度，而單獨的 PG 指示器和 TRK/SS 引腳進一步擴展了跟蹤和排序的靈活性。這些特點使得LT8602 非常適合常處于嚴酷環境中的汽車和工業應用。