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大多數嵌入式系統都是通過(guò) 48V 背板供電的。這個(gè)電壓通常要降為更低的 12V 或 5V 中間電壓，以向系統內的電路板供電。然而，在這些電路板上，大多數電路都要求供電電壓范圍在 0.8V～3.3V，電流范圍為幾十mA至幾十A。因此，需要負載點(diǎn)(POL)DC/DC 轉換器對 12V 或 5V 降壓，以獲得所需的電壓和電流值。 在這類(lèi)系統中，空間較小，難得有冷卻系統，因此，就任何 POL 轉換器而言，具有小體積和高效率都極為重要。此外，很多微處理器和DSP都同時(shí)需要內核電源和I/O電源，這兩種電源在啟動(dòng)時(shí)必須排序。設計師必須考慮在加電和斷電操作時(shí)內核與 I/O 電源的相對電壓和時(shí)序，以滿(mǎn)足制造商的要求。如果電源排序不恰當，就可能出現閉鎖或過(guò)大的電流消耗，這有可能導致微處理器 I/O 端口損壞或存儲器、PLD、FPGA、數據轉換器等器件的 I/O 端口損壞。為了確保在內核電壓恰當偏置之前不驅動(dòng) I/O 負載，必須跟蹤內核和 I/O 電源電壓。 盡管就任何給定 DC/DC 轉換器而言，啟動(dòng)和停機跟蹤都可以從外部實(shí)現，但是不同系統的電源排序要求卻各不相同。其解決方案包括：采用可通過(guò)可編程接口配置或用外部組件配置的專(zhuān)用標準產(chǎn)品(ASSP)、基于微控制器的可編程解決方案和 FPGA 解決方案。 功能豐富的芯片 可實(shí)現更高的靈活性 在嵌入式系統中，跟蹤或排序不良的后果常常是使器件產(chǎn)生不可修復的損壞。FPGA、PLD、ASIC、DSP 和微處理器一般都將二極管作為 ESD 保護組件，放置在內核電源和 I/O 電源之間。如果電源違反了跟蹤要求并使保護二極管處于正向偏置狀態(tài)，那么器件就有可能損壞。 電壓排序、跟蹤和裕度控制已經(jīng)成為 DC/DC 轉換器模塊的常見(jiàn)功能，但是這些功能在 DC/DC 控制器芯片中卻不常見(jiàn)。凌力爾特公司的同步降壓型控制器 LTC3770具有上述三種電源管理功能。LTC3770 還有一些與眾不同之處，如快速瞬態(tài)響應、允許與系統時(shí)鐘同步的鎖相環(huán)(PLL)以及高度準確的基準。這款電流模式控制器能夠用 4V"32V 的輸入電壓工作，可以在電流高達 25A 時(shí)產(chǎn)生降壓輸出。 LTC3770 的恒定導通時(shí)間、谷值電流模式架構加之非常低的最短導通時(shí)間(典型值為 50ns)允許控制環(huán)路迅速響應負載步進(jìn)。LTC3770 可以通過(guò)檢測同步功率 MOSFET 兩端的壓降進(jìn)行 RDS(ON) 電流檢測。就需要更精確的輸出電流控制的系統而言，可以在低端 MOSFET 的源極接入常規檢測電阻。無(wú)論在哪種情況下，限流值都是用戶(hù)可編程的。 該控制器能以非常低的占空比工作。在極端情況下，低至 0.6V 的輸出可以由高達 32V 的輸入電壓提供，甚至在無(wú)負載的情況下也一樣。在需要這么低輸出電壓的應用中，該芯片電壓基準的高精確度就變得極為重要。LTC3770 規定在室溫時(shí)輸出電壓準確度為 ±0.5%，而在 0℃"85℃時(shí)為 ±0.67%。在該器件整個(gè)工作溫度范圍內(-40℃"85℃)，輸出電壓的總誤差也只有 ±1%。 該控制器的工作頻率可以通過(guò)單個(gè)外部電阻選擇。就需要嚴格以恒定頻率工作的應用而言，鎖相環(huán)允許 LTC3770 與外部時(shí)鐘同步，這有助于降低 EMI。 LTC3770 的裕度控制功能是電阻可編程的。放置在可編程裕度控制輸入引腳和地之間的電阻設置裕度控制電流。這個(gè)電流乘以 VREFOUT 和 VREFIN 引腳之間的電阻值，決定了裕度控制電壓偏移。此外，實(shí)現裕度控制功能的 MSB 和 LSB 邏輯輸入共同決定該芯片是處于高裕度、低裕度還是無(wú)裕度狀態(tài)。對于需要在測試時(shí)通過(guò)改變電源電壓增大系統負擔的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這一功能尤其有用。 新型解決方案 LTC3418非常適用于嵌入式系統，該器件是一種 4MHz、單片同步降壓型 DC/DC 轉換器，采用恒定頻率、電流模式架構。LTC3418 可在 2.25V"5.5V 的輸入電壓下工作，并提供 0.8V"5V 的穩壓輸出，同時(shí)提供高達 8A 的輸出電流。開(kāi)關(guān)頻率由外部電阻設定或與外部時(shí)鐘同步。OPTI-LOOP補償可在較寬的負載和輸出電容器變化范圍內優(yōu)化瞬態(tài)響應。 另外推出的適用于總線(xiàn)轉換器的芯片，如實(shí)現同步正激式轉換器的多相(PolyPhase)副端控制器 LTC3706，該器件與LTC3705 柵極驅動(dòng)器和主端控制器一起使用時(shí)，可形成一個(gè)完整、兼有多相工作能力和副端控制速度的隔離電源。 LTC3706 簡(jiǎn)化了高效率、副端正激式轉換器的設計。LTC3705 和 LTC3706 形成了一個(gè)堅固的自啟動(dòng)轉換器，消除了對單獨偏置穩壓器的需求，副端控制應用常常使用這種穩壓器。此外，一個(gè)專(zhuān)有電路還通過(guò)單個(gè)纖巧型脈沖變壓器對柵極驅動(dòng)信號以及隔離勢壘兩端的 DC 偏置電源進(jìn)行多路轉換。 適用于 POL 系統應用的另一個(gè)芯片是 LTC3736-1，這是一個(gè)具有跟蹤功能的兩相、雙路同步降壓型開(kāi)關(guān)控制器，驅動(dòng)外部互補功率 MOSFET。其恒定頻率、電流模式架構和 MOSFET VDS 檢測消除了對電流檢測電阻的需求，這降低了成本并提高了效率。讓兩個(gè)控制器反相工作最大限度地降低了功耗和由輸入電容器 ESR 引起的噪聲。 LTC3736-1 獨特的擴展頻譜架構可在 450kHz～580kHz 范圍內隨機改變開(kāi)關(guān)頻率，從而極大地降低了輸入和輸出電源端的峰值輻射噪聲和傳導噪聲。這樣就更容易符合國際 EMI 標準了。脈沖跳躍工作提高了輕負載時(shí)的效率，同時(shí)，100% 占空比可實(shí)現低壓差工作。 |
