極低壓差線性穩壓器在低VOUT應用中優于開關穩壓器

代新一代計算系統都需要更高的功率、更低的工作電壓和更多的電源電壓。低于 1.8V 的 CPU 內核、邏輯和端接電壓很常見。通常有三個或更多電源電壓，其中高效率同步開關穩壓器通常產生每個電壓。這些系統對輸入電壓變化、輸出負載電流變化、溫度變化和輸出負載階躍響應具有嚴格的輸出電壓調節規范。這些要求要求需要精確的高速穩壓器。在消耗 1A–10A 輸出電流的應用中，VLDO?從低 V 工作電壓的線性穩壓器在與開關穩壓器相比具有幾個優點。與切換器解決方案相比，VLDO 占用的電路板空間更少，需要的元件更少，成本更低。當輸入至輸出電壓差較低時，效率相當。圖1顯示了在多電源系統中取代開關穩壓器的VLDO。

圖1.VLDO取代了多輸出電源中的開關穩壓器。

LT3150 VLDO 集準確度、快速響應和高效率于一身

LT3150 控制器驅動一個外部 N 溝道 MOSFET 作為源極跟隨器，以創建一個極其低壓差、超快瞬態響應線性穩壓器。場效應管 RDS（ON）設置壓差性能，壓差與輸出負載電流成正比。LT3150 的精準修整基準在整個溫度范圍內提供了 ±0.6% 的初始準確度、±1% 的容差，并適應了低電壓輸出。瞬態響應性能圍繞低成本、低 ESR、現成的陶瓷電容器進行了優化。根據各個電源的要求，輸出去耦網絡通常由多個并聯的1μF–10μF陶瓷電容器組成。消除大容量輸出電容器可顯著降低成本。

LT3150 包括一個固定頻率升壓型穩壓器，該穩壓器可為外部 N 溝道 MOSFET 產生柵極驅動。內部補償電流模式 PWM 架構與 1.4MHz 開關頻率相結合，允許使用纖巧、低成本的電容器和電感器。LT3150 還集成了電流限制、用于電源排序的接通 / 關斷控制以及利用幾個外部組件實現的過壓保護或熱停機功能。

LT3150 特性

通過陶瓷輸出電容器優化的快速瞬態響應

場效應管 RDS（ON）定義壓差

在整個溫度范圍內具有 ±1% 的基準容差

帶鎖存功能的多功能LDO關斷引腳

固定頻率 1.4MHz 升壓轉換器產生 MOSFET 柵極驅動

電流模式PWM升壓轉換器使用纖巧型電容器和電感器

獨立的升壓轉換器關斷引腳允許 LDO V外電源排序

采用 16 引腳 SSOP 封裝

1.8V至1.5V線性穩壓器

圖 2 示出了采用 LT1 和所有表面貼裝組件的 8.1V 至 5.3150V 線性穩壓器。該穩壓器采用低成本、邏輯電平 Siliconix Si4 N 溝道 MOSFET 作為調整元件 Q4410，可提供高達 1A 的輸出電流。升壓轉換器由L1、D1、R1–R2和C1組成，為Q6產生8.1V柵極驅動電源。該電路在4A時的壓差典型值為65mV。由于輸入至輸出電壓差低，該電路的效率為83.3%。圖3顯示了電路表現良好的瞬態響應。只有 22μF 的輸出電容將 3.9A 負載階躍限制在 50ns 上升/下降時間，輸出中的峰值偏差僅為 ±55mV。R4、C2 和 C3 提供針對 Q1 和 C 量身定制的環路頻率補償外的特征。在最壞情況下，最大輸入電源電壓為 1.9V，最大負載電流為 4A，Si4410 的功耗為 1.6W。Q1的溫升約為40°C。 除了正確的PCB布局所提供的氣流或額外的散熱器外，不需要額外的散熱器。

圖2.1.8V至1.5V、4A超低壓差線性穩壓器（65A時典型壓差為4mV）。

圖3.0.1A至4A輸出負載階躍的瞬態響應。

無 RSENSE 電流限制

圖2所示電路在故障條件下不提供任何輸出電流限制。在這種情況下，產生1.8V輸入電源的DC/DC轉換器是唯一的保護源，假設它提供電流限制。圖4所示為需要進一步保護但又不想因檢測電阻兩端的損耗而影響壓差的用戶提供的解決方案。本電路利用LT3150 No R意義?電流限制方案，采用可編程定時器。用戶通過 SHDN4 引腳上的 C2 設置超時周期，以限制在鎖存 VLDO 控制器之前故障條件的持續時間。

圖4.1.8V 至 1.5V、4A VLDO 線性穩壓器，無電阻意義電流限制和開/關控制。

INEG引腳接地連接激活無RSENSE內部電路。故障情況（如輸出短路）在SHDN2引腳啟動定時器，因為內部電路檢測到GATE引腳被驅動至正電源軌的1V（典型值）以內。在超時期間，C5 的儲能器為 IPOS 引腳的內部電路供電。如果VIN處于電流限制且電壓崩潰，則D2反向偏置。超過超時期限后，VOUT 將關斷并閉鎖。要恢復正常工作，請通過有源下拉或將電源復位至VIN2引腳的定時器電容，同時為定時器電容提供外部泄放路徑。

請注意，此技術不會限制超時期間的 MOSFET 電流。只有輸入電源和輸入至輸出阻抗限制輸出電流。定時器周期設置為將Q1保持在SOA（安全工作區）內，并控制其溫升。精明的工程師會認識到這種技術施加了兩個限制;非常慢的輸入電源斜坡和壓差操作都會激活定時器。在1ms內施加8.50V輸入電源可正確啟動該電路。此外，SHDN1引腳上的邏輯信號提供開/關控制，并為LDO輸出提供電源排序。例如，在1.8V電源穩定之前保持該引腳為低電平，消除了1.5V電源的輸入電源啟動斜坡考慮因素。

結論

在低至 3150.1V 的低輸出電壓應用中，基于 LT2 的解決方案是開關穩壓器的一種節省成本和空間的替代方案。LT3150 結合了低輸入電壓操作、非常低的壓差電壓性能、精準調節和快速瞬態響應等優點。LT3150 可驅動各種 MOSFET 調整元件，從而簡化了調整輸出功率和壓差性能。

審核編輯：郭婷