功率金氧半電晶體

most需要兩個N溝道功率MOSFETLTC3830電路。這些應根據主要考慮閾值電壓和電阻。在高效設計中，熱耗散通常是次要因素。所需的MOSFET閾值應根據可用的電源電壓和/或門的復雜性驅動電荷泵方案。在3.3V輸入設計中，其中輔助12V電源可用于為PVCC1和PVCC2，標準MOSFET，VGS上指定了RDS（ON）=5V或6V，效果良好。電流根據所用MOSFET的不同，從該電源中提取的電流也不同LTC3830的工作頻率小于50mA。使用5V或更低VIN電壓和產生PVCC1和PVCC2，沒有提供足夠的柵極驅動電壓增強標準功率mosfet。在這種情況下，有效MOSFET的RDS（ON）可能相當高，提高了場效應晶體管的損耗和效率降低。邏輯對于5V或更低的電壓，建議選擇電平FET電壓系統。邏輯級fet可以得到充分的增強帶有一個雙/三倍電荷泵，并將在效率最高。選擇MOSFET閾值電壓后，選擇基于輸入電壓，輸出電壓，允許功耗和最大輸出電流。在典型的LTC3830電路中，在連續模式下工作，平均電感電流等于輸出負載電流。電流通過Q1或Q2根據占空比拆分功耗：

PMAX應主要根據要求計算效率或允許的熱耗散。典型的高潮5V輸入和3.3V 10A效率電路設計輸出可能允許不超過3%的效率損失每個MOSFET的負載。假設效率約為90%在當前水平上，這給出了PMAX值：

請注意，第2季度所需的RDS（ON）大約是這個值的兩倍在這個例子中。此應用程序可能指定單個0.03Ω裝置用于Q2，并并聯兩個以上的與Q1相同的裝置。還需要注意的是RDS（ON）值表示mosfet較大，功率差異數僅為每個設備1.1W或更少；大TO-220封裝和散熱器不一定在高效應用中需要。硅酮Si4410DY或國際整流器IRF7413（均為so8）或SiliconixSUD50N03-10（TO-252）或半導體MTD20N03HDL（DPAK）是小型表面安裝在VGS的5V下，RDS（ON）值低于0.03Ω的設備在LTC3830電路中工作良好。使用更高的PMAX值在RDS（ON）計算中，MOSFET通常會減小成本和電路效率并增加MOSFET散熱片要求。表1列出了各種功率mosfet在LTC3830應用。

感應器選擇

電感通常是LTC3830中最大的元件設計和必須仔細選擇。選擇感應器基于輸出轉換率要求的值和類型。這個感應器電流的最大上升率由電感值，輸入輸出電壓差和LTC3830的最大占空比。在典型的5V輸入中，3.3V輸出應用，最大上升時間為：

注：測試條件和詳細信息請參考制造商的數據表。

式中，LO為電感值，單位為μH。在適當的頻率補償下，電感器的組合輸出電容值決定了瞬態恢復時間。一般來說，較小值的電感器改善以紋波和電感為代價的瞬態響應堆芯飽和額定值。2μH電感器上升0.81A/μs此應用中的時間，導致響應5A負載電流階躍。在這6.2μs期間，電感器電流和輸出之間的差異電流由輸出電容器組成。這次行動導致輸出端暫時電壓下降。到最小化這種影響，電感器值通常應對于大多數5V輸入LTC3830，在1μH至5μH范圍內電路。為了優化性能，不同的組合輸入和輸出電壓以及預期負載可能需要不同的電感器值。一旦已知所需值，電感器鐵芯類型可根據峰值電流和效率進行選擇要求。電感器中的峰值電流等于最大輸出負載電流加上電感峰間紋波電流的一半。紋波電流由電感器值、輸入和輸出電壓以及工作頻率。紋波電流約為等于：

10A負載時的峰值電感器電流：10A+（2.8A/2）=11.4A

紋波電流一般應在10%和輸出電流的40%。感應器必須能夠在不飽和的情況下承受峰值電流繞組中的銅電阻應保持在可將電阻功率損失降至最低。請注意不采用限流功能的電路電感器中的電流可能會超過這個最大值在短路或故障情況下；電感器應相應地調整尺寸以承受額外的電流。具有漸變飽和特性的電感器通常最好的選擇。

輸入和輸出電容器

典型的LTC3830設計對輸入和輸出電容。正常情況下穩定負載運行，類似LTC3830的降壓轉換器從輸入電源的開關頻率。峰值電流值等于輸出負載電流加上1/2峰間紋波電流。大部分電流由輸入旁路提供電容器。輸入端產生的均方根電流電容器加熱，導致電容器過早損壞在極端情況下。最大均方根電流發生在50%脈寬調制占空比，使均方根電流值等于到IOUT/2。低ESR輸入電容器必須使用紋波電流額定值以確保可靠操作。請注意，電容器制造商的紋波電流額定值通常僅基于2000小時（3個月）額定溫度下的壽命。輸入進一步降額建議電容器紋波電流超過制造商的規格，以延長其使用壽命電路。較低的工作溫度影響最大關于電容器壽命。

在穩態條件下，buck變換器的輸出電容器的紋波電流比輸入電容器。峰間電流等于電感器紋波電流，通常占總負載的10%到40%電流。電容器不占位功耗，但在ESR上。輸出負載期間瞬態時，輸出電容器必須提供所有負載所需的額外負載電流LTC3830將感應器電流調整為新值。輸出電容器中的ESR導致輸出中的階躍電壓等于ESR值乘以負載電流。具有0.05ΩESR輸出的5A負載階躍電容器導致250毫伏的輸出電壓偏移；這是3.3V電源輸出電壓的7.6%！因為輸出電容ESR與輸出負載瞬態響應，選擇ESR的輸出電容器，而不是電容值。電容器合適的ESR通常具有較大的電容值這是控制穩態輸出紋波所需要的。額定開關電源用電解電容器具有指定紋波電流額定值和ESR can的電源在LTC3830應用中有效使用。OS-CON公司三洋和其他制造商生產的電解電容器性能優良，具有很高的電解電容器的性能/尺寸比。表面安裝應用可以使用電解或干燥鉭電容器。鉭電容器必須是浪涌測試并指定用于開關電源。眾所周知，低成本的普通鉭合金具有非常短的開關電源爆炸性死亡后的生命供應應用程序。可使用的其他電容器包括三洋POSCAP和MV-WX系列。

降低ESR和提高紋波電流的常用方法能力是并聯幾個電容器。典型的LTC3830應用可能會出現5A輸入紋波電流。三洋OS-CON電容器，零件號10SA220M（220μF/10V），具有2.3A允許紋波電流85°C；三個在輸入端并聯（以承受輸入紋波電流）滿足上述要求。同樣，三洋POSCAP 4TPB470M（470μF/4V）電容器最大額定ESR為0.04Ω；三個并聯更低凈輸出電容ESR為0.013Ω。

反饋回路補償

LTC3830電壓反饋回路在補償引腳，誤差放大器的輸出節點。反饋回路通常用RC進行補償+C網絡從COMP到GND，如圖10a所示。環路穩定性受電感值的影響輸出電容，輸出電容ESR，誤差放大器跨導和誤差放大器補償網絡。電感器和輸出電容器以以下頻率創建雙極：

輸出電容和輸出電容的ESR頻率為零的值：

誤差放大器的補償網絡必須在0dB交叉處提供足夠的相位裕度整個開環傳遞函數的頻率。這個補償網絡的零點和極點為：

圖10b顯示了整個傳輸的Bode圖功能。

當低ESR輸出電容器（三洋OS-CON）是如果使用，ESR零點的頻率可以足夠高它在環路交叉頻率處提供很少的相位提升。因此，相位裕度變得不相等，負載瞬態沒有得到優化。解決這個問題，一個小電容器之間可以連接電阻分壓器網絡的頂部和VFB引腳創建一個零極點對在環補償。零點位置在極位置之前，因此，相位超前可以增加環路的相位裕度交叉頻率。極點和零點位置是

地址：

fZC2=1/[2π（R2）（C2）]和fPC2=1/[2π（R1 | | R2）（C2）]式中，R1 | | R2是R1的并聯組合電阻和R2。選擇C2，使零點位于較低位置與fCO相比頻率較高，極點位置較高使閉環有足夠的相位裕度穩定性。圖10c顯示了使用相位的Bode圖LTC3830電阻器分壓器周圍的導線補償網絡。注意：只有當R1␣>>␣R2，即在高輸出電壓下，僅使極零被充分分開。

雖然可以使用數學方法進行頻率補償，但是輸入和/或輸出濾波器、未知電容ESR和總工作點隨輸入電壓、負載電流變化的變化，都表明了一種更實用的經驗方法。這個可以通過在負載和使用RC網絡盒迭代到最終值，或者通過使用網絡分析儀找出實際的回路極點和零點。

表2顯示了建議的補償部分基于三洋OS-CON的5V至3.3V應用的價值4SP820M低ESR輸出電容器。

表2。5V至3.3V的推薦補償網絡使用多個820μF Sanyo OS-CON的應用程序4SP820M輸出電容器

表3顯示了建議的補償部分基于470μF三洋的5V至3.3V應用的值POSCAP 4TPB470M輸出電容器。

表3。5V至3.3V的推薦補償網絡使用多個470μF三洋POSCAP的應用程序4TPB470M輸出電容器

表4顯示了建議的補償部分基于1500μF三洋的5V至3.3V應用的值MV-WX輸出電容器。

表4。5V至3.3V的推薦補償網絡使用多個1500μF三洋MV-WX并聯應用輸出電容器

布局注意事項

在布置印刷電路板時，使用以下檢查表以確保LTC3830的正常運行。這些項目在布局中也有圖解說明圖11的示意圖。粗線顯示高當前路徑。注意，在10A或以上的電流水平下，PC板本身的電流密度是一個嚴重的問題。攜帶高電流的痕跡應盡可能寬。例如，用2oz銅制造的PCB要求最小跟蹤寬度為0.15“，以承載10A。1一般來說，布局應該從動力裝置。確保電源電路的方向實現了清潔的功率流路徑。導線寬度、應該最大化長度最小化。在你之后滿足電源路徑，控制電路應布置好。找到相對容易的路線控制電路中的小痕跡大電流路徑的迂回路線。2GND和PGND引腳應直接在LTC3830。這有助于將LTC3830的內部接地故障降到最低，并防止接地差異中斷內部電路運行的可能性。這個然后，連接應在一個最好是在電路中一個相當安靜的點，比如靠近輸出電容器。這并不總是實用的，但是，由于身體的限制。另一個合理的最好是在輸出之間建立這種連接電容器與底部電源連接MOSFET Q2。不要把這個單點接地綁在軌跡上在Q2電源和輸入電容器接地之間運行，因為地平面的這個區域會非常嘈雜

3.頻率用小信號電阻電容器補償和軟啟動位置應非常接近連接到各自的引腳和接地端信號接地引腳通過一個單獨的軌跡。不要把這些零件連接到地平面上！

4.VCC、PVCC1和PVCC2去耦電容器應盡可能靠近LTC3830。4.7μF和1μFVCC、PVCC1和PVCC2上顯示的旁路電容器將有所幫助提供最佳調節性能。

5.CIN的（+）板應盡可能靠近可能到上部MOSFET的漏極，Q1。在車輛識別號（VIN）和電源接地之間增加一個1μF陶瓷電容器是推薦的。

6.感應和VFB引腳對從交換節點。要注意隔離理智以及VFB從可能的電容耦合到電感器開關信號。連接SENSE+和SENSE–close對負荷的調節可以顯著提高。

7.在Q1的漏極和源引腳處的Kelvin sense IMAX和IFB。

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