Описание

LTC3631 - это высоковольтный, высокоэффективный понижающий DC/DC-преобразователь с внутренними силовыми ключами высокой стороны и синхронными силовыми ключами, потребляющий всего 12 мкА типового тока питания без нагрузки при сохранении регулирования выходного напряжения.

LTC3631 может питать нагрузку током до 100 мА и имеет программируемое ограничение пикового тока, что обеспечивает простой метод оптимизации эффективности в приложениях с меньшим током. Сочетание в LTC3631 режима Burst Mode, встроенных силовых ключей, низкого тока покоя и программируемого ограничения пикового тока обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне токов нагрузки.

Благодаря широкому диапазону входного напряжения от 4,5 до 45 В и внутреннему контроллеру перенапряжения, способному защитить устройство от скачков напряжения до 60 В, LTC3631 является надежным преобразователем, подходящим для регулирования широкого спектра источников питания. Кроме того, LTC3631 имеет точный порог срабатывания и функцию плавного пуска, что гарантирует надежный контроль запуска системы питания в любых условиях.

LTC3631 выпускается в термоупрочненных корпусах DFN и MS8E размером 3 мм × 3 мм.

 

Операция

LTC3631 - понижающий DC/DC-преобразователь с внутренними силовыми ключами, использующий управление в режиме Burst Mode, сочетающий низкий ток покоя с высокой частотой переключения, что обеспечивает высокую эффективность в широком диапазоне токов нагрузки. Режим Burst Mode функционирует за счет использования коротких циклов "всплеска" для наращивания тока индуктора через внутренние силовые переключатели, после чего следует цикл сна, когда силовые переключатели выключены, а ток нагрузки подается через выходной конденсатор. Во время спящего цикла LTC3631 потребляет ток питания всего 12 мкА. При небольших нагрузках циклы разрыва составляют небольшой процент от общего времени цикла, что минимизирует средний ток питания, значительно повышая эффективность.

 

Главный контур управления

Компаратор обратной связи отслеживает напряжение на выводе VFB и сравнивает его с внутренним опорным напряжением 800 мВ. Если это напряжение больше опорного, компаратор активирует спящий режим, в котором выключатели питания и компараторы тока отключаются, уменьшая напряжение на выводе VIN

ток питания составляет всего 12 мкА. По мере того как ток нагрузки разряжает выходной конденсатор, напряжение на выводе VFB уменьшается.

Когда это напряжение падает на 5 мВ ниже опорного 800 мВ, компаратор обратной связи срабатывает и включает циклы серийной работы.

В начале цикла разгона включается внутренний выключатель питания высокой стороны (P-канальный MOSFET), и ток индуктора начинает нарастать. Ток индуктора увеличивается до тех пор, пока либо ток не превысит порог компаратора пикового тока, либо напряжение на выводе VFB не превысит 800 мВ, после чего выключатель питания высокой стороны выключается, и включается выключатель питания низкой стороны (N-канальный MOSFET). Ток индуктора нарастает до тех пор, пока не сработает компаратор обратного тока, сигнализируя о том, что ток близок к нулю. Если напряжение на выводе VFB по-прежнему меньше опорного 800 мВ, выключатель питания высокой стороны снова включается, и начинается новый цикл.

Средний ток в течение цикла разряда обычно больше среднего тока нагрузки. Для данной архитектуры максимальный средний выходной ток равен половине пикового тока.

Гистеретическая природа этой архитектуры управления приводит к тому, что частота переключения зависит от входного напряжения, выходного напряжения и величины индуктора. Такое поведение обеспечивает встроенную защиту от короткого замыкания. Если выход замкнут на землю, ток индуктора будет уменьшаться очень медленно в течение одного цикла переключения. Поскольку переключатель высокой стороны включается только тогда, когда ток индуктора близок к нулю, LTC3631 по своей природе переключается на более низкую частоту во время запуска или в условиях короткого замыкания.

 

Ввод в эксплуатацию и выключение

Если напряжение на выводе RUN меньше 0,7 В, LTC3631 переходит в режим отключения, в котором все внутренние схемы отключаются, снижая постоянный ток питания до 3 мкА. Когда напряжение на выводе RUN превышает 1,21 В, включается нормальная работа основного контура управления. Компаратор вывода RUN имеет внутренний гистерезис 110 мВ, поэтому для отключения основного контура управления напряжение должно упасть ниже 1,1 В. Вывод HYST обеспечивает дополнительную степень гибкости при работе с выводом RUN. Этот вывод с открытым дренажем подтягивается к земле, когда компаратор RUN не срабатывает, сигнализируя о том, что LTC3631 не находится в нормальном режиме работы. В приложениях, где вывод RUN используется для контроля напряжения VIN через внешний резистивный делитель, вывод HYST можно использовать для увеличения эффективного гистерезиса компаратора RUN.