當(dāng)前,，新能源車正處于高速發(fā)展階段,，為動力負(fù)載供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了全新挑戰(zhàn)。能否有一種新型大電流負(fù)載點轉(zhuǎn)換器,，可滿足電源負(fù)載系統(tǒng)設(shè)計中對高效率,、高密度、可靠功率級日益增長的需求,。對此,，ADI公司推出了LTC7050 SilentMOS?系列智能功率驅(qū)動器，成為有效解決上述難題的利器,。

為何首選ADI LTC7050 SilentMOS系列

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(guān)控制、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(zhuǎn)換器。LTC7051單通道140A功率級利用了LTC7050內(nèi)核設(shè)計，通過單個電感提供更高的功率密度,。

LTC7050雙通道單片式功率驅(qū)動器在電氣和熱優(yōu)化封裝中完全集成了高速驅(qū)動器和低電阻半橋電源開關(guān),，以及全面的監(jiān)控和保護(hù)電路。借助合適的高頻控制器,，該功率驅(qū)動器可形成具有先進(jìn)的效率和瞬態(tài)響應(yīng)的緊湊型大電流穩(wěn)壓器系統(tǒng),。Silent Switcher? 2架構(gòu)和集成自舉電源支持高速切換，通過衰減輸入電源或開關(guān)節(jié)點電壓過沖來降低高頻功率損耗,，并最大限度地減少伴隨的EMI,。

低開關(guān)節(jié)點應(yīng)力增強(qiáng)功率級的穩(wěn)健性

在常規(guī)降壓調(diào)節(jié)器設(shè)計中，輸入電容和功率MOSFET之間的熱環(huán)路電感會導(dǎo)致開關(guān)節(jié)點處出現(xiàn)較大的尖峰,。SilentMOS LTC7050采用Silent Switcher 2技術(shù),，在LQFN封裝內(nèi)部集成了關(guān)鍵的VIN解耦電容。熱環(huán)路的縮小導(dǎo)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(guī)功率驅(qū)動器,。如圖2所示,，當(dāng)輸入電壓為12V且輸出滿載時，開關(guān)節(jié)點的峰值電壓僅為13V,。功率MOSFET上的峰值電壓應(yīng)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(huán)路消除了PCB布局敏感性,，并使復(fù)雜的電磁抵消設(shè)計對用戶清楚可見,。為了正確測量開關(guān)節(jié)點振鈴，請使用同軸電纜并將其從開關(guān)引腳焊接到本地接地,，然后利用匹配阻抗在示波器上測量波形,。

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

高效率和先進(jìn)封裝支持高功率密度

LTC7050的轉(zhuǎn)換損耗很低，因而在高頻設(shè)計中,，其比常規(guī)DrMOS模塊效率更高,。功率器件電流和電壓的重疊時間由驅(qū)動速度決定。在多芯片DrMOS模塊中,，驅(qū)動速度受驅(qū)動器與功率MOSFET之間以及驅(qū)動器與其電容之間的電感限制,。過快驅(qū)動MOSFET柵極可能導(dǎo)致功率器件/驅(qū)動器的柵極過壓，并引發(fā)故障,。另外,，高di/dt會導(dǎo)致開關(guān)節(jié)點處出現(xiàn)較大的尖峰,，因為熱環(huán)路電感不可忽略。

LTC7050的驅(qū)動器與功率回路集成在同一裸片上,，并且所有柵極驅(qū)動器的電容都在封裝中,。由于取消了鍵合線，每個驅(qū)動環(huán)路中的寄生電感接近于零,。與多芯片DrMOS模塊相比,，LTC7050開啟和關(guān)閉功率器件的速度要快得多。開關(guān)節(jié)點電壓的典型上升沿短至1ns,，如圖2所示,。一流的驅(qū)動速度大大降低了轉(zhuǎn)換損耗。高驅(qū)動速度允許LTC7050具有零死區(qū)時間,，從而大大降低二極管導(dǎo)通和反向恢復(fù)損耗,。

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

測試條件：VIN = 12V,，VOUT = 1V,，IOUT = 60A，無氣流,，電路板持續(xù)運(yùn)行30分鐘以上,。

嚴(yán)格的故障警報和保護(hù)系統(tǒng)確保負(fù)載安全

LTC7050系列集成了一系列故障檢測、警報和保護(hù)特性,，以確保系統(tǒng)安全,。

LTC7050為頂部和底部FET提供了經(jīng)過全面測試的過流保護(hù)。當(dāng)功率器件提取流經(jīng)功率FET的瞬時電流時,，同一裸片上的器件應(yīng)匹配。單片架構(gòu)保證了溫度和工藝偏差影響被充分抵消,，引起電流檢測信號延遲的寄生效應(yīng)可忽略不計,。單片架構(gòu)的這些內(nèi)在優(yōu)點支持實時、精確的電流監(jiān)測和保護(hù),。一旦過電流比較器跳閘,，無論P(yáng)WM輸入如何，受影響的功率器件都會閉鎖,，F(xiàn)LTB引腳被拉低以向控制器報告故障,，而反向器件則接通以將電感電流續(xù)流至

零。當(dāng)電流斜坡降至零后,，驅(qū)動器又只接受PWM信號,。該保護(hù)方案防止了功率級在正或負(fù)限流值周圍持續(xù)抖動，避免器件產(chǎn)生熱應(yīng)力,。圖6顯示了負(fù)載電流斜坡上升,，直至觸發(fā)正過電流保護(hù),。

為了保證功率器件始終在安全工作區(qū)內(nèi)工作，當(dāng)輸入電壓超出OV閾值時,，LTC7050的輸入過壓鎖定特性會強(qiáng)制兩個功率開關(guān)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(xù)流,，如上所述,。

LTC7050系列為控制器（如LTC3884）或系統(tǒng)監(jiān)視器提供了兩個溫度測量接口。TDIODE引腳連接到PN結(jié)二極管,，以使用VBE方法或ΔVBE方法測量IC結(jié)溫,。TMON是專用引腳，以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8mV/°C斜率報告芯片溫度,。標(biāo)準(zhǔn)DrMOS模塊將模擬溫度監(jiān)控與其他故障警報結(jié)合在一個引腳上,，LTC7050與此不同，其TMON僅在芯片溫度至少為150°C時才被拉至VCC,。在其他故障情況下,，當(dāng)FLTB開漏輸出被拉低時，TMON將繼續(xù)報告芯片溫度,。單片架構(gòu)使TDIODE和TMON能夠很好地反映功率器件的溫度,。在多相位系統(tǒng)中使用多個功率級時，TMON引腳可以連接起來以報告最高溫度,。

將自舉二極管和自舉電容集成到封裝中,，可以消除對升壓引腳的需求和自舉驅(qū)動器意外短路的可能性。內(nèi)部會持續(xù)監(jiān)視自舉驅(qū)動器的電壓,。如果電壓低于欠壓閾值,，則關(guān)斷頂部FET以避免導(dǎo)通損耗過大。

結(jié)論

LTC7050 SilentMOS單片式大電流智能功率驅(qū)動器是高頻負(fù)載點應(yīng)用的出色解決方案,。對稱布局的集成熱環(huán)路帶來了許多好處,。外部元件更少，PCB尺寸更小,，物料成本更低,。低開關(guān)節(jié)點振鈴增強(qiáng)了器件的可靠性。開關(guān)相關(guān)的損耗很低,，故其在高開關(guān)頻率下可實現(xiàn)高效率,，并允許使用小電感；輸出電容的尺寸也可以更小,，因為閉環(huán)帶寬更高,。全面的監(jiān)控和保護(hù)特性可在各種故障條件下保護(hù)昂貴的負(fù)載。