【導讀】本文介紹ADI公司的 LTC7050 SilentMOS™ 係列。這種新型大電流負載點轉換器滿足了係統設計對高效率、高密度、可靠功率級日益增長的需求。

為什麼LTC7050 SilentMOS係列是出色選擇

LTC7050可以配置為對兩個獨立的電源軌供電
，每個電源軌有單獨的開/關控製
、故障報告和電流檢測輸出；或者，該器件也可以配置為一個雙相單輸出轉換器。LTC7051 單通道140 A功率級利用了LTC7050內核設計
，通過單個電感提供更高的功率密度。

LTC7050shuangtongdaodanpianshigonglvqudongqizaidianqihereyouhuafengzhuangzhongwanquanjichenglegaosuqudongqihedidianzubanqiaodianyuankaiguan
，yijiquanmiandejiankonghebaohudianlu。jiezhuheshidegaopinkongzhiqi，gaigonglvqudongqikexingchengjuyouxianjindexiaolvheshuntaixiangyingdejincouxingdadianliuwenyaqixitong。Silent Switcher® 2架構和集成自舉電源支持高速切換，通過衰減輸入電源或開關節點電壓過衝來降低高頻功率損耗，並最大限度地減少伴隨的EMI。

低開關節點應力增強功率級的穩健性

在常規降壓調節器設計中
，輸入電容和功率MOSFET之間的熱環路電感會導致開關節點處出現較大的尖峰。SilentMOS LTC7050采用Silent Switcher 2技術，在LQFN封裝內部集成了關鍵的V_IN解耦電容。熱環路的縮小導致寄生電感降低。此外，完全對稱的布局消除了電磁場。圖1比較了LTC7050布局與常規功率驅動器。如圖2所示，當輸入電壓為12 V且輸出滿載時
，開關節點的峰值電壓僅為13 V。功率MOSFET上的峰值電壓應力與其額定電壓之間有充足的裕量
，從而確保了器件的可靠性。完全集成的熱環路消除了PCBbujuminganxing
，bingshifuzadediancidixiaoshejiduiyonghuqingchukejian。weilezhengqueceliangkaiguanjiedianzhenling，qingshiyongtongzhoudianlanbingjiangqicongkaiguanyinjiaohanjiedaobendijiedi
，ranhouliyongpipeizukangzaishiboqishangceliangboxing。

圖1. SilentMOS LTC7050具有內部對稱的小型熱環路
，以便最大限度地減少振鈴，(a)顯示LTC7050，(b)顯示常規DrMOS模塊

圖2. 開關節點波形；I_LOAD = 25 A/相位

高效率和先進封裝支持高功率密度

LTC7050的轉換損耗很低，因而在高頻設計中，其比常規DrMOS模塊效率更高。功率器件電流和電壓的重疊時間由驅動速度決定。在多芯片DrMOS模塊中，驅動速度受驅動器與功率MOSFET之間以及驅動器與其電容之間的電感限製。過快驅動MOSFET柵極可能導致功率器件/驅動器的柵極過壓，並引發故障。另外，高di/dt會導致開關節點處出現較大的尖峰，因為熱環路電感不可忽略。

LTC7050的de驅qu動dong器qi與yu功gong率lv回hui路lu集ji成cheng在zai同tong一yi裸luo片pian上shang，並bing且qie所suo有you柵zha極ji驅qu動dong器qi的de電dian容rong都dou在zai封feng裝zhuang中zhong。由you於yu取qu消xiao了le鍵jian合he線xian
，每mei個ge驅qu動dong環huan路lu中zhong的de寄ji生sheng電dian感gan接jie近jin於yu零ling。與yu多duo芯xin片pianDrMOS模塊相比，LTC7050開啟和關閉功率器件的速度要快得多。開關節點電壓的典型上升沿短至1 ns，如圖2所示。一流的驅動速度大大降低了轉換損耗。高驅動速度允許LTC7050具有零死區時間，從而大大降低二極管導通和反向恢複損耗。

考究的設計提升了高開關頻率下的電源轉換效率。圖3顯示了600 kHz和1 MHz時的12 V至1.8 V轉換效率和損耗曲線。對於1 MHz設計，峰值效率超過94%。

圖3. 效率和損耗曲線

圖4顯示了600 kHz和1 MHz時的12 V至1.0 V轉換效率和損耗曲線。

圖4. 效率和損耗曲線

對於圖4所示的1 MHz設計
，60 A時的效率幾乎為90%，而總功率損耗（包括電感損耗）小於7 W。LTC7050的散熱增強型5 mm×8mm LQFN封裝的熱阻抗很低，為10.8°C/W。低損耗和低熱阻抗使LTC7050可以取代兩個行業標準5mm×6mm DrMOS模塊。圖5顯示了LTC7050在12 V至1 V/60 A轉換、開關頻率為1MHz時的熱圖像。在整個溫度範圍內，外殼溫升約為68°C。

圖5. LTC7050的熱圖像

測試條件：V_IN = 12 V，V_OUT = 1 V


，I_OUT = 60 A，無氣流，電路板持續運行30分鍾以上。

嚴格的故障警報和保護係統確保負載安全

LTC7050係列集成了一係列故障檢測
、警報和保護特性
，以確保係統安全。

LTC7050為頂部和底部FET提供了經過全麵測試的過流保護。當功率器件提取流經功率FET的de瞬shun時shi電dian流liu時shi，同tong一yi裸luo片pian上shang的de器qi件jian應ying匹pi配pei。單dan片pian架jia構gou保bao證zheng了le溫wen度du和he工gong藝yi偏pian差cha影ying響xiang被bei充chong分fen抵di消xiao，引yin起qi電dian流liu檢jian測ce信xin號hao延yan遲chi的de寄ji生sheng效xiao應ying可ke忽hu略lve不bu計ji。單dan片pian架jia構gou的de這zhe些xie內nei在zai優you點dian支zhi持chi實shi時shi、精確的電流監測和保護。一旦過電流比較器跳閘

，無論PWM輸入如何，受影響的功率器件都會閉鎖
，FLTB引腳被拉低以向控製器報告故障
，而反向器件則接通以將電感電流續流至零。當電流斜坡降至零後，驅動器又隻接受PWM信號。該保護方案防止了功率級在正或負限流值周圍持續抖動，避免器件產生熱應力。圖6顯示了負載電流斜坡上升，直至觸發正過電流保護。

圖6. LTC7050的過流保護

為了保證功率器件始終在安全工作區內工作
，當輸入電壓超出OV閾值時，LTC7050的輸入過壓鎖定特性會強製兩個功率開關停止切換。如果功率MOSFET承載大電流且檢測到OV
，則反向功率器件會續流，如上所述。

LTC7050係列為控製器（如LTC3884）或係統監視器提供了兩個溫度測量接口。T_DIODE引腳連接到PN結二極管，以使用VBE方法或ΔVBE方法測量IC結溫。T_MON是專用引腳，以行業標準8 mV/°C斜率報告芯片溫度。標準DrMOS模塊將模擬溫度監控與其他故障警報結合在一個引腳上
，LTC7050與此不同，其T_MON僅在芯片溫度至少為150°C時才被拉至V_CC。在其他故障情況下，當FLTB開漏輸出被拉低時
，T_MON將繼續報告芯片溫度。單片架構使T_DIODE和T_MON能夠很好地反映功率器件的溫度。在多相位係統中使用多個功率級時，T_MON引腳可以連接起來以報告最高溫度。

將jiang自zi舉ju二er極ji管guan和he自zi舉ju電dian容rong集ji成cheng到dao封feng裝zhuang中zhong，可ke以yi消xiao除chu對dui升sheng壓ya引yin腳jiao的de需xu求qiu和he自zi舉ju驅qu動dong器qi意yi外wai短duan路lu的de可ke能neng性xing。內nei部bu會hui持chi續xu監jian視shi自zi舉ju驅qu動dong器qi的de電dian壓ya。如ru果guo電dian壓ya低di於yu欠qian壓ya閾yu值zhi，則ze關guan斷duan頂ding部buFET以避免導通損耗過大。

結論

LTC7050 SilentMOS單片式大電流智能功率驅動器是高頻負載點應用的出色解決方案。對稱布局的集成熱環路帶來了許多好處。外部元件更少，PCB尺(chi)寸(cun)更(geng)小(xiao)，物(wu)料(liao)成(cheng)本(ben)更(geng)低(di)。低(di)開(kai)關(guan)節(jie)點(dian)振(zhen)鈴(ling)增(zeng)強(qiang)了(le)器(qi)件(jian)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。開(kai)關(guan)相(xiang)關(guan)的(de)損(sun)耗(hao)很(hen)低(di)，故(gu)其(qi)在(zai)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)下(xia)可(ke)實(shi)現(xian)高(gao)效(xiao)率(lv)，並(bing)允(yun)許(xu)使(shi)用(yong)小(xiao)電(dian)感(gan)
；輸出電容的尺寸也可以更小，因為閉環帶寬更高。全麵的監控和保護特性可在各種故障條件下保護昂貴的負載。

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