- 高功率密度系统需要怎样的电流转换器？

较高的收发器速率 (例如在 FPGA)决定了较大的电流，因为几何尺寸很小的电路在切换时功耗较大。这类 IC 速度很快，可能在几十至数百纳秒内就将负载电流从接近零增大到几安培，因此需要具超快瞬态响应的稳压器。

随着为电源稳压器保留的电路板面积越来越小，大家也日益熟知，具较高开关频率的单片开关稳压器减小了外部组件尺寸，因此也就减小了解决方案的总体尺寸，伴随而来的折衷是，由于较高频率时的开关损耗，效率有某种微小损失。不过，新一代单片开关稳压器提供一些独特的功能，甚至在较高频率时也能显著降低开关损耗。也就是说，集成的高压侧和低压侧开关同步运行允许更好地控制其栅极电压，这极大地缩短了死区时间，因此能够以更高效率运行。

大电流单片开关稳压器的最大挑战之一是其散热能力，其热量来自 IC 中产生的大量功耗。通过使用耐热增强型球珊阵列 (BGA) 封装，可以应对这一挑战，在这种封装中，大部分焊锡球都专门用于电源引脚 (VIN、SW、GND)，以便热量可以非常容易地从 IC 传送到电路板中。电路板上连接到这些电源引脚的较大铜平面允许热量更加均匀地散出。

新的大电流降压型稳压器

显然，解决本文提到的这些问题之降压型转换器解决方案需要具有以下属性：

较高的开关频率—减小外部组件尺寸

死区时间为零的设计—提高效率

单片—内置功率器件以实现尺寸更小的解决方案

同步运行—效率更高和功耗更低

简单的设计—需要的外部组件最少

非常低的输出纹波

快速瞬态响应

在宽输入/输出电压范围内运行

能够提供很大的输出电流

出色的热性能

紧凑的占板面积

为了满足这些特定需求，凌力尔特推出了 LTC71xx 系列单片大电流降压型稳压器。这个系列的最新成员是 LTC7150S，这是一款 20V/20A 单片同步降压型转换器，具差分 VOUT远端检测。该器件独特的可锁相受控接通时间、恒定频率电流模式架构减轻了补偿负担，非常适合以高频运行同时需要快速瞬态响应的高降压比应用。LTC7150S 运用 Silent Switcher® 2 技术，包括集成的旁路电容器，以在高频时提供具卓越 EMI 性能的高效率解决方案。多达 12 个相位的多相运行允许直接并联多个器件，以用最小的输入和输出电容提供更大的电流。VOUT远端检测确保负载端电压调节是准确的，不受负载电流或电路板布局的影响。其 3.1V 至 20V 的宽输入范围支持多种应用，包括大多数中间总线电压，而且与很多电池类型兼容。集成的 N 沟道 MOSFET 在 0.6V 至 VIN输出电压范围内以最小的热降额提供高达 20A 的连续负载电流，非常适合负载点应用，例如大电流/低电压DSP/FPGA/ASIC参考设计。其他应用包括电信/数据通信系统、分布式电源架构和一般的高功率密度系统。图 1 显示了一个典型的应用原理图，展示了设计的简便性。

图 1：LTC7150S 的典型应用原理图

LTC7150S 非常短的 25ns 最短接通时间允许在高频运行时实现高降压比电源。工作频率在 400kHz 至 3MHz 范围内是用户可选的，并可同步至一个外部时钟。在–40°C 至 125°C工作结温范围内，LTC7150S 的总差分输出电压准确度为±1%，其他特点包括高速差分远端检测放大器、PHMODE 相位选择器引脚、准确的 1.2V RUN 引脚门限、VIN过压保护、电源良好标记和可编程软启动/跟踪。

最后，LTC7150S 采用耐热增强型 42 引线 6mm x 5mm x 1.3mm BGA 封装，提供 RoHS 无铅和有铅SnPb (63/37) 涂层。E 级和 I 级版本规定在–40°C 至 125°C结温范围内运行。

高效率、更低 EMI 和快速瞬态响应

器件型号LTC7150S中的“S”指的是第二代 Silent Switcher 技术。该 IC 集成了用于 VIN和BOOST 的陶瓷电容器，以保持所有快速 AC 电流环路都很小，因此改善了 EMI 性能。此外，该器件允许更快速的开关切换边沿，这在高开关频率时极大地提高了效率。

LTC7150S 独特的受控接通时间架构允许该 IC 快速响应瞬态阶跃。这是在瞬态阶跃时完成的——开关频率自带加速能力，这就允许电感器电流更好地追随误差放大器 (ITH) 输出的意愿。这允许更积极地设定 ITH 补偿，从而可增大环路总带宽。