汽车信息娱乐系统需要灵活和可配置的多输出电源 IC

LTC3375 的 8 个降压型转换器可独立使用,或并联连接,以用单个共享电感器实现更大和每输出高达 4A 的输出电流。因为多达 4 个相邻稳压器可以连接在一起,所以可以有 15 种不同的输出配置。通过连接 VIN 和 SW 引脚,并将从属降压型稳压器的 FB 引脚连接到输入电源,相邻降压型稳压器能以主-从式配置相结合。所有这些开关稳压器都是内部补偿的,仅需要外部反馈电阻器来设定输出电压。此外,输出电压可以通过 I2C 调节。这些开关稳压器提供两种工作模式:以突发模式 (Burst Mode®) 工作 (上电缺省模式) 时可在轻负载实现更高效率;而强制连续 PWM 模式可使轻负载时的噪声更低。I2C 接口可用来选择工作模式、相位关系、反馈调节电压和开关转换率。这些降压型稳压器提供正向和反向电流限制、启动时限制浪涌电流的软启动、短路保护以及实现更低辐射 EMI 的转换率控制。其他特点包括芯片温度监视输出 (通过 I2C 可读),该输出指示内部芯片温度; 芯片温度 (DT) 报警功能,当芯片温度达到设定的警报门限时,提醒用户,从而使系统能采取纠正行动。LTC3375 采用耐热增强型、扁平 (0.75mm) 48 引脚 7mm x 7mm 裸露焊盘 QFN 封装。LTC3375 还有高温 (H 级) 版本可选,结温额定值为 -40°C 至 +150°C,非常容易满足高温汽车工作环境的要求。

简化的 LTC3375 三输出 4A / 3A / 1A 方框图

图 1:简化的 LTC3375 三输出 4A / 3A / 1A 方框图

安全与可靠性也是关键

LTC3375 含有系统看门狗电路,可在微处理器损坏的情况下,用来启动自动的系统复位。看门狗电路监视微处理器的活动。微处理器需要至少每 1.5 秒改变一次看门狗定时器输入 (WDI) 的逻辑状态,以给看门狗定时器清零,并防止看门狗定时器输出 (WDO) 引脚发出超时信号。

看门狗定时器在上电复位后立即开始运行,并将保持运行,直至在 WDI 输入上检测到转换为止。在这期间,WDO 将处于高阻抗 (Hi-Z) 状态。一旦看门狗定时器超时,WDO 就被拉低,并启动复位定时器。如果在复位定时器超时期间,没有接收到 WDI 转换信号,那么 200ms 之后,WDO 就再次变成 Hi-Z 状态,1.5 秒看门狗复位定时将再次开始。如果在看门狗超时期间,WDI 输入接收到了转换信号,那么 WDO 就在 WDI 转换后立即变成 Hi-Z 状态,1.5 秒看门狗复位定时将从这一点开始。

拉低 WDO 可用来强制起控制作用的微处理器复位。这种复位能以几种方式实现。如果在故障情况下,想给整个系统断电,那么可以将 WDO 连接到 KILL 引脚。在这种情况下,WDO 将拉低 KILL,并启动硬复位 (Hard Reset)。在 200ms 之后,如果在 WDI 上没有检测到转换,那么 WDO 就释放 KILL,并允许给系统再次加电。在这种情况下,需要提到的重要一点是,定时电容器 (CT 引脚) 的大小必须确定为:以低于 1.5s (看门狗超时时间) 减去硬复位时间 (对于 0.01µF 的 CT 电容器而言是 1s) 所得之差为准,在这个时间之内,系统能上电,并确定 WDI 转换。如果不想这么急剧地进行系统复位,那么可以用 WDO 引脚拉低等待复位的任何电源之 EN 引脚。在这种情况下,EN 引脚将被强制为低,并持续 200ms,之后将释放 EN 引脚,如果需要,可以驱动 EN 引脚为高。需要提到的重要一点是,EN 引脚不用低阻抗输出驱动。

抑制辐射和传导噪声

LTC3375 的 PWM 开关频率用 400k RT 电阻器在保证的 1.8MHz 至 2.2MHz 范围内准确微调至 2MHz。RT 电阻器可用来在 1MHz 至 3MHz 范围内设定任何工作频率。这些稳压器还可设定为强制连续 PWM 工作模式,以甚至在轻负载时,防止以突发模式工作。这不仅保持了频率固定,而且降低了 DC-DC 输出电容器上的电压纹波。此外,LTC3375 还可以通过 SYNC 引脚,与一个 1MHz 至 3MHz 的外部时钟同步,以进一步降低系统噪声。

LTC3375 有一个特殊的功能,允许用户降低切换边沿速率,该功能专门用来降低辐射噪声。通过选择布局 / 组件以防止产生射频能量,就可从源头抑制噪声。有必要使用屏蔽电感器,且有必要将这些电感器放置在尽可能靠近 LTC3375 的地方。这是因为,AC 电流通过电感器和输出电容器流到地,再从地返回 LTC3375。从这里也可以清楚地了解,为什么要用宽走线 (大面积更可取) 连接输出电容器的地与 LTC3375 的地以及相关的 VIN 输入去藕电容器的地。

LTC3375 还提供一些附加方法以进行源头抑制。降压型转换器的开关转换率可以通过 I2C 调节。因为降压型转换器是同步的,所以下降和上升时间可以同时延长。图 2 和图 3 分别显示了以全速和低速上升和下降的开关曲线:

降压型转换器在 2MHz全速上升和下降的开关曲线

图 2:降压型转换器在 2MHz全速上升和下降的开关曲线

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LT3094: 在 1MHz 具 0.8μV<sub>RMS</sub> 噪声的负 LDO

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LTM8002:高效率、超低 EMI 降压型电源 μModule

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具电源系统管理功能的超薄型 μModule 稳压器

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