范圍廣泛的 4V 至 36V 汽車(chē)電池面臨的嚴酷現實(shí)對采用 4mm x 5mm QFN 封裝的 3 輸出穩壓器而言不是問(wèn)題

面向汽車(chē)應用的 DC/DC 轉換器必須在極端環(huán)境中工作。輸入瞬態(tài)可能超過(guò)標稱(chēng)電池電壓 5 倍，并持續數百毫秒，同時(shí)引擎罩內的溫度可能急劇升高到遠遠超出典型商用級 IC 所能承受的范圍。在這種嚴酷的環(huán)境中，空間緊缺，因此即使最強大的器件也必須執行多種功能。

LT3694 / LT3694-1 采用緊湊的 4mm x 5mm QFN 封裝或耐熱增強型 TSSOP 封裝，兼有 2.6A 開(kāi)關(guān)穩壓器和兩個(gè)低壓差線(xiàn)性穩壓器，可滿(mǎn)足這些苛刻的要求。該開(kāi)關(guān)穩壓器僅需要單個(gè)電感器，具一個(gè)內部電源開(kāi)關(guān)、逐周期限流和跟蹤 / 軟啟動(dòng)控制功能。每個(gè) LDO 僅需要一個(gè)外部 NPN 通路晶體管，并具折返電流限制和跟蹤 / 軟啟動(dòng)控制能力。當 V_IN 超過(guò) 38V 時(shí)，內部過(guò)壓檢測器關(guān)閉該開(kāi)關(guān)穩壓器，從而保護了開(kāi)關(guān)和肖特基整流器。這允許該器件的 V_IN 引腳承受高達 70V 的瞬態(tài)，而不會(huì )損壞器件本身或整流器。

4V 至 36V 輸入的開(kāi)關(guān)穩壓器
LT3694 / LT3694-1 包括一個(gè) 36V 單片開(kāi)關(guān)穩壓器，該穩壓器能從低至 4V 的輸入電壓提供高達 2.6A 的輸出電流。輸出電壓可設定為與 0.75V 的反饋基準一樣低。

該穩壓器采用電流模式、恒定頻率架構，這種架構可保持簡(jiǎn)單的環(huán)路補償。外部補償允許定制環(huán)路帶寬、瞬態(tài)響應和相位裕度。

兩個(gè)低壓差線(xiàn)性穩壓器
LT3694 / LT3694-1 包括兩個(gè) LDO 線(xiàn)性穩壓器，這些穩壓器運用一個(gè)外部 NPN 通路晶體管來(lái)提供高達 0.5A 的輸出電流?；鶚O驅動(dòng)可向通路晶體管提供高達 10mA 的基極電流，而且是限流的。LDO 是內部補償的，用 2.2uF 或更大的輸出電容可穩定。LDO 與開(kāi)關(guān)穩壓器使用同一個(gè) 0.75V 基準。

如果 BIAS 引腳至少比 DRIVE 引腳電壓高 0.9V，那么 LDO 就從 BIAS 引腳吸取驅動(dòng)電流，否則 LDO 就從 V_IN 吸取驅動(dòng)電流。這降低了 LDO 的功耗，尤其是當 V_IN 相對較高時(shí)。

通過(guò)監視 NPN 通路晶體管集電極上的檢測電阻，LDO 實(shí)現了折返電流限制。初始門(mén)限設定為 60mV，但隨著(zhù) V_FB 下降而折返，直到 V_FB = 0、門(mén)限為 26mV 為止。0.1Ω 的檢測電阻器將工作電流限制設定為 600mA，但短路電流限制降至 260mA。這在短路輸出時(shí)，降低了通路晶體管的功耗。

圖 1：LT3694 / LT3694-1 用于一個(gè)寬輸入范圍、3 個(gè)輸出的應用。

通過(guò)以至少 30uA 的電流將 FB 引腳拉到高于 1.25V，可以關(guān)斷 LDO。如果需要對 LDO 進(jìn)行獨立控制，就可以通過(guò)將其 TRK/SS 引腳拉低，強制每個(gè) LDO 的輸出等于 0V。如果需要跟蹤或軟啟動(dòng)功能，就使用一個(gè)與下面介紹的跟蹤或軟啟動(dòng)電路并聯(lián)的開(kāi)漏輸出。如果不需要跟蹤和軟啟動(dòng)，那么一個(gè)具 1kΩ 串聯(lián)電阻器的標準 CMOS 輸出 (1.8V 至 5V) 就可以很好地完成工作了。

跟蹤 / 軟啟動(dòng)控制
降壓型穩壓器和每個(gè) LDO 都有自己的跟蹤 / 軟啟動(dòng) (TRK/SS) 引腳。當這個(gè)引腳低于 0.75V 基準時(shí)，穩壓器強制其反饋引腳等于 TRK/SS 引腳電壓而不是基準電壓。TRK/SS 引腳有一個(gè) 3uA 的上拉電流源。

軟啟動(dòng)功能需要一個(gè)從 TRK/SS 引腳到地的電容器。啟動(dòng)時(shí)，這個(gè)電容器為 0V，這降至穩壓器的輸出為 0V。電流源緩慢地給該電容器充電，使其電壓上升，同時(shí)穩壓器的輸出也成比例地斜坡上升。一旦電容器電壓達到 0.75V，穩壓器就鎖定到內部基準而不是 TRK/SS 電壓上。任何停機事件 (過(guò)壓、溫度過(guò)高、欠壓) 一發(fā)生，TRK/SS 引腳就被拉低，以給軟啟動(dòng)電容器放電。

圖 2：比例跟蹤波形

圖 3：開(kāi)關(guān)穩壓器效率

通過(guò)將從屬穩壓器的 TRK/SS 引腳連接到一個(gè)從主穩壓器輸出的電阻器分壓器上，可以實(shí)現跟蹤功能。主穩壓器運用一個(gè)如前所述的普通軟啟動(dòng)電容器，以產(chǎn)生控制其他穩壓器的啟動(dòng)斜坡。電阻器分壓比設定跟蹤類(lèi)型，或者是一致跟蹤 (分壓比等于從屬反饋分壓器的分壓比)，或者是比例跟蹤 (分壓比等于主反饋分壓器的分壓比加上一個(gè)小的偏移)。TRK/SS 引腳還可以一起連接到單個(gè)電容器上，以提供比例跟蹤，但是只有當 LDO 沒(méi)有通過(guò)拉高 FB 引腳而關(guān)斷 (參見(jiàn)上面“兩個(gè)低壓差線(xiàn)性穩壓器”一節) 時(shí)，才能這么做。

使能和欠壓保護
LT3694 / LT3694-1 利用 EN/UVLO 引腳提供使能和用戶(hù)可編程的欠壓閉鎖功能。欠壓閉鎖可以防止受到脈沖展寬的影響。該功能還可以保護輸入源免受過(guò)大電流的影響，因為降壓型穩壓器是一種恒定功率負載，當輸入源為低電平時(shí)，吸取更大的電流。當發(fā)生跳變時(shí)，欠壓閉鎖關(guān)斷所有 3 個(gè)穩壓器。

這兩種功能都使用 EN/UVLO 輸入端的一對內置的比較器。使能比較器具 0.5V 門(mén)限，并啟動(dòng) LT3694 / LT3694-1 內部的偏置電路。當 EN/UVLO 低于使能門(mén)限時(shí)，LT3694 / LT3694-1 處于關(guān)斷狀態(tài)，在 12V 輸入時(shí)吸取不到 1uA 電流。欠壓比較器具 1.2V 門(mén)限，并有 2uA 的遲滯。UVLO 遲滯是一種電流吸收器，當 EN/UVLO 降至低于 1.2V 門(mén)限時(shí)啟動(dòng)。從 V_IN 到 EN/UVLO 輸入的電阻器分壓器設定跳變電壓和遲滯。欠壓門(mén)限隨溫度變化保持很好的準確度，以實(shí)現對跳變電壓的嚴格控制。如果該功能未使用，那么 EN/UVLO 引腳應該連接到 V_IN。

頻率控制
開(kāi)關(guān)頻率從 250kHz 到 2.5MHz 是可調的，用連接到 R_T 引腳的單個(gè)電阻器設定。較高的頻率允許使用較小的電感器和電容器，但是消耗更多功率，且由于最短接通和斷開(kāi)時(shí)間限制，導致可允許的降壓范圍較小。

我們在這里可以看到 LT3694 和 LT3694-1 之間的差別。LT3694 的開(kāi)關(guān)頻率可以同步至一個(gè)連接到 SYNC 引腳的外部時(shí)鐘。RT 引腳上的電阻器應該設定為能提供一個(gè)比同步頻率低 20% 的自由運行頻率。LT3694-1 用 CLKOUT 引腳取代了 SYNC 引腳，從而允許 LT3694-1 用作主時(shí)鐘，以同步其他開(kāi)關(guān)穩壓器。CLKOUT 產(chǎn)生一個(gè)以約 50% 占空比運行的時(shí)鐘信號。

具電壓跟蹤的 3 輸出轉換器
圖 1 顯示了一個(gè)具 6.3V 至 36V 寬輸入范圍的轉換器，該轉換器產(chǎn)生 3 個(gè)輸出：5V、3.3V 和 2.5V。通過(guò)對一個(gè)公共的 TRK/SS 的設定，這些輸出可以實(shí)現比例跟蹤。圖 2 顯示了 3 個(gè)輸出的啟動(dòng)波形和使能信號。圖 3 顯示了開(kāi)關(guān)穩壓器在不同輸入電壓時(shí)的效率。

結論
LT3694 / LT3694-1 在一個(gè)纖巧的 4mm x 5mm QFN 或 20 引線(xiàn) TSSOP 封裝中包括 3 個(gè)穩壓器，提供了堅固和緊湊的電源解決方案。一個(gè)穩壓器是高效率開(kāi)關(guān)穩壓器，其他兩個(gè)是低噪聲、低壓差線(xiàn)性穩壓器。僅需要幾個(gè)小型外部組件，就可以建立一個(gè)極度緊湊的 3 輸出解決方案。