低压双8A输出开关DC/DC调节器μ模块LTM4616及其应用

LTM4616是一款DC/DC调节器μ模块，在同一封装中集成了开关控制器、功率MOSFET、电感、电容和其他支持元件，并可提供双8A/单16A输出。多个LTM4616可以级联应用多相操作，以提供更大的输出电流。介绍了LTM4616的结构、功能特点和应用电路。

1.介绍

LTM4616是线性技术引入的双输出独立非隔离开关DC/DC功率调节器系统。

LTM4616的输入电压范围为2.375~5.5V，输出电压为0.6~5V，提供双8A/单16A输出。LTM4616集成了一个恒频电流模式调节器，典型开关频率为1.5兆赫，可与0.75 ~ 2.25兆赫的外部频率同步。LTM4616的应用领域包括电池供电设备、电信和网络及工业设备、存储和ATCA、快速PCI卡等。

2.μ模块LTM4616的结构和特性

LTM4616采用15毫米×15毫米×2.8毫米表面贴装LGA封装，无铅且符合RoHS标准。其引脚排列如图1所示。

图1 LTM 4616的引脚排列

ltm 4616μ模块包含集成开关控制器、高速开关功率MOSFET、电感、电容和其他支持元件。简化的内部结构框图如图2所示。

图2 ltm 4616内部结构简图

LTM4616各引脚的功能如表1所示。

表1 LTM 4616引脚功能简述

LTM 4616μ模块的主要特性如下:

(1)LTM4616是双DC/DC稳压器系统。输入电压范围为2.375~5.5V，输出电压可在0.6 ~ 5V范围内编程。通过输入和输出的不同组合，8A和16A的电流可以以两种方式输出(见表2)

表2输入和输出的不同组合

(2)具有内部反馈环路补偿的电流模式控制提供快速瞬态响应。(3)提供输出电压跟踪和裕量。(4)可以选择突发模式、脉冲跳跃模式和扩频操作。(5)提供输出过流、过压和热关断保护。(6)易于实现多相(最多12相)运行。

3.LTM4616的功能原理及应用介绍

3.1输出电压编程

由LTM4616组成的简单双输出DC/DC调节器电路如图3所示。调节器的每个输出可以通过引脚FB和ITHM之间的电阻RFB来设置:

对应于不同RFB值的VOUT值如表3所示。

表3

图3基于LTM4616的简单双输出DC/DC调节器电路

在图3中，由于RFB1=2.21K，RFB2=3.09K，VOUT1=3.38，VOUT2=2.5V v。

图4示出了调节器效率和负载电流之间的关系。

图4效率和负载电流之间的关系

在n LTM4616的并行应用中，每个并行输出的FB引脚可以连接在一起，在这种情况下，RFB值为:

图5 LTM4616双输出并行应用电路

在图5所示的LTM4616双输出并行应用电路中，因为N=2并且VOUT=1.5V，所以可以获得以下等式:

选择rfb = 3.32 kω。

3.2突发模式操作

在非常轻的负载下，LTM4616可以进入突发模式，允许每个调节器的功率场效应晶体管间歇工作，从而节省静态电流。为了使LTM4616进入突发模式，必须设置集成电路的模式引脚VIN。在突发模式下，电感峰值电流设置为正常工作时最大峰值电流的20%左右，部分内部电路关闭，各通道的静态电流降至约450μA..

3.3脉冲跳跃模式操作

在低输出负载下，LTM4616可以在脉冲跳跃模式下运行跳跃周期，以降低开关损耗并提高效率。为了使LTM4616进入脉冲跳跃操作，引脚模式必须为浮动或连接至VIN/2。

3.4强制连续运行

在固定频率应用中，为了将输出纹波降至最低，LTM4616的引脚模式可以接地，以强制其以连续模式工作。在这种工作模式下，在低输出负载期间，允许电感电流反向，ITH引脚上的电压在电流比较器阈值通过的控制范围内，并且上部的MOSFET总是随着每个振荡器脉冲而导通。在启动期间，强制连续模式操作将被禁止。

3.5扩频操作

为了避免在固定频率下工作时产生较大噪声，LTM4616的引脚CLKIN可以连接到SVIN，以在扩频模式下工作。振荡器频率固定在正常工作频率的30%到130%之间，因此开关噪声可以扩展到更大的频率范围，并且噪声峰值可以完全降低。如果LTM4616的引脚CLKIN接地或由外部频率同步信号驱动，扩频操作将被禁用。

3.6输出电压跟踪

可以使用LTM4616的跟踪引脚对启动期间的输出电压斜坡和电压跟踪进行编程。图6示出了同时跟踪输出电压的实际电路。在图6中，主调节器的TRACK1支路由RSR和CSR控制，RC斜坡时间可通过等式(3)编程:

图6带跟踪的双输出调节器电路

TRACK引脚上的控制电压范围为0至0.596伏。主调节器TRACK1上的压摆率等于主输出的压摆率MR。当从调节器和主调节器输出被同时跟踪时，从输出压摆率SR等于主输出的压摆率MR。由于10Kω电阻内部连接在LTM4616的引脚FB和VOUT之间，引脚TRACK2和FB2上的分压电阻RTA/RTB应该相同，因此RTB=10Kω，RTA = 6.65kΩ。图7是示出主/从输出电压的同时跟踪的图。

图7输出电压的同步跟踪

如果应用中不需要跟踪或排序，跟踪引脚应连接到SVIN，引脚RUN应用于控制开/关。当引脚RUN被拉至1.3V以下时，调节器将被迫进入关断模式，两个金属氧化物半导体场效应晶体管将被关断。

3.7输出电压容差

LTM4616支持输出电压裕量，引脚MGN和BSEL可用于将每个输出编程为其正常工作电压的5%、10%或15%。当引脚MGN处于低电平时，将强制负容差，即输出电压低于调节点。当MGN引脚为高电平时，输出电压被迫高于调节点。输出电压容差由导联BSEL决定。当BSEL处于低位时，利润率为5%；BSEL高时，利润率为10%；当BSEL上市时，利润率为15%。当容差功能激活时，LTM4616中的过压和欠压比较器关闭。

3.8多相运行

为了输出高于8A的电流，LTM4616的两个输出或多个LTM 4616可以级联在一起，这不会增加输入和输出电压纹波。将LTM4616的PHMODE引脚连接到SVIN、SGND或SVIN/2(悬空空)，可能会导致CLKIN和CLKOUT引脚之间分别出现180、120或90°相位差，以2、3或4相工作。图8示出了LTM4616在6个阶段中操作的示例。图9示出了12相操作配置。

图8 6相位操作

图9 12相位操作

多相操作可以完全衰减输入和输出电容上的纹波电流量，均方根输入纹波电流和输出纹波幅度根据所用的相数而降低，如图10所示。

图10相位1 ~ 6操作输入的均方根纹波电流与占空比空因子之间的关系

具有输出电压跟踪特性的4相调节器电路如图11所示。该电路的输入电压为4~5.5V，四路输出分别为3.3V/7A、2.5V/8A、1.8V/8A和1.5V/8A。

图11带电压跟踪的4相(4输出)调节器电路

图12输出为1.2V/32A的并联4相调节器电路

图12示出了具有1.2V/32A的4相并联输出的调节器电路。LTM4616的引脚MGN连接到一个分压器(R1/R2)，该分压器由三态选通运算放大器A1(TC75Z126AFF)驱动，以提供三种容差状态(即高、低和无容差)。当MGN值为高(H)时，BSEL选择正值；当MGN低时，BSEL为负。当引脚BSEL为L、H且悬垂空时，公差值分别为5%、10%和15%。

4.结束语

LTM4616是一款低压大电流输出开关DC/DC电压调节器微型模块(μ ModelTM)。在小型LGA无铅封装中，有开关控制器芯片、功率MOSFET、电感、电容和其他支持元件。它可以在显著模式、脉冲跳跃和扩频模式下工作，因此在轻负载下具有很高的效率，并且降低了开关噪声。LTM4616采用电流模式控制，提供输出过压、过流和热关断保护，从而提高系统的可靠性。

参考文献1，线性技术。每个通道双8a lowin DC/DC模块。数据表，2008.2，娄静。[2]两相双降压开关控制器及其应用[[]。电子世界，2008 (7): 8-10。