采用负载点调节提高机顶盒设计的性能
轻负载工作
在重负载时,LTC3850 以恒定频率 PWM 模式工作。在轻负载时,它可以在以下 3 种模式之间切换:连续、脉冲跳跃或突发模式(Burst Mode?)。突发模式工作在一个周期至几个周期的脉冲串之间切换,输出电容器在休眠间隔期间提供能量。这样就可实现可能最高的轻负载效率。强制连续模式从无负载到满负载一直处于 PWM 模式,可实现可能最低的输出电压纹波。脉冲跳跃模式以恒定频率工作,但总是在允许电感器电流反向之前断开同步开关。与突发模式工作相比,这种方法可以减少轻负载时的纹波,而与强制连续模式相比,则提高轻负载时的效率。
每个通道还具有单独的 RUN 引脚,该引脚具有精确的 1.2V 接通门限。当 LTC3850 自己的电流源用来给软启动电容器充电时,让一个通道的 RUN 引脚电平变高,软启动电容器就会在大约 80us 之内开始充电。作为一种可选择的方案, 当TK/SS 持续低电平时任一 RUN 引脚都可以保持高电平,从而保持内部 5V 稳压器作为待机电源。这一功能可用来为唤醒电路供电,而唤醒电路控制了两个 TK/SS 引脚的状态。
固定工作频率/最短接通时间
LTC3850 的两个通道不同相工作,因此降低了输入 RMS 电流纹波并降低了输入电容需求。开关频率可以在 250kHz 至 780kHz 的范围内调节,或者用 FREQ/PLLFLTR 引脚上的电压设置,也可以用锁相环同步至输入 MODE/PLLIN 引脚的外部时钟。在高频工作时,由于其顶部短开关的接通时间短,因此 LTC3850 能以低占空比正常工作。例如,一个以 700kHz 频率工作的 15V 至 1.1V 转换器要求最短接通时间小于
1.1V_ __ = 104ns
(15V)?(700kHz)
LTC3850 可以在仅为 90ns 的时间里使其强大的顶端栅极驱动器工作一个周期,从而使这种低占空比应用成为现实。
检测电流的两种方法
LTC3850 具有一个完整的差分比较器,可用于检测通过电感器的电流。SENSE+ 和 SENSE- 引脚可以连接到与电感器串联的电流检测电阻,或连接到一个与输出电感器并联的 RC 网络,这样就可跨电感器直流电阻(DCR 检测)实现高能效检测。DCR 检测可以防止检测电阻引起功率损耗,但是有 5% 至 10% 的典型嵌入误差,这对大多数应用来说是可以接受的。LTC3850 可以使用两种方法中的任一种以实现设计灵活性,而且具有 3 个可通过引脚选择的限流门限。
输出短路时,LTC3850 逐个周期地限制峰值电流,以此保护输入电源和电源组件。达到电感器峰值电流检测门限 VSENSE(MAX)/RSENSE 的 130% 时,主 MOSFET 就会断开。VSENSE(MAX) 可以设置为 30mV、50mV 或 75mV,以实现多种输出电流值。占空比对限流的影响非常小。就负载电流高于最大编程值但低于硬件短路电流值的情况而言,LTC3850 可以平滑地缩短顶端 MOSFET 的接通时间,降低输出电压。LTC3850 还保护自己免被欠压输入和过压输出电压损坏。RUN 引脚可以 VIN 引脚上的分压器为基准,以便用它们精确的门限值控制输出状态。如果输出电压比目标值高 7.5%,那么底部 MOSFET 可以保持接通直到恢复调节。如果允许 LTC3850 以接近输出电压编程值的输入电压工作,那么其占空比可以高达 97%。
LTC3850 采用小型 4mm x 4mm QFN-28(0.4mm 孔距)、4mm x 5mm QFN-28(0.5mm 孔距)或 28 引脚窄型 SSOP 封装,功能十分丰富。该器件以高效率工作,可以采用或不采用 DCR 电流检测。跟踪、非常快的响应时间、强大的片上 MOSFET 栅极驱动器、两相工作、外部同步和低成本允许 LTC3850 用于机顶盒和很多其它应用。
本文小结
负载点调节比传统多路输出离线式定制反激式电源效率高,可以提高机顶盒设计的性能。负载点调节无需额外的功率因数校正电路就可实现较高的输出功率,并通过使用监管机构批准的现售单输出电源和高效率负载点下游稳压器加快产品上市时间。LTC3850 功能丰富、效率高且封装尺寸小,为机顶盒电源设计师提供了一种理想的解决方案。
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