ADI大电流LDO产品阵容：满足高性能处理器的电源要求

高性能处理器 (例如最新的 FPGA) 对电源电压有非常严格的要求，很多人可能很难找到一款能够满足 FPGA 电压精度要求的大电流 LDO。本文将介绍 ADI 大电流 LDO 产品阵容，其中包括业界领先的能够输出 5A 电流的大电流 LDO，它被用于最新高性能处理器的电源设计中。

如何满足高性能处理器的电源要求？

近年来，FPGA、ASIC、DSP 等高性能处理器实现了工艺小型化，其处理能力得到了显著提高。因此对电源电压的要求越来越低，并且需要极高的精度，例如电压精度不超过 ±1%。另一方面，随着功耗不断增加，预计未来需要高精度低电压和大电流的场所数量将会增加。

接下来介绍满足高性能处理器的电源要求的方法。其中之一是使用低压差 (LDO) 稳压器：通过在 DC/DC 转换器和高性能处理器之间放置一个 LDO，可以相对容易地以低成本实现电压稳定和高精度。但是普通 LDO 的输出电流有限，它通常不适合需要大电流的高性能处理器。事实上，ADI 还提供了用于为高性能处理器供电的大电流 LDO，它是稳定 DC/DC 转换器通过的电压的理想选择，其特点如下： 

输出电压精度高

节省空间，成本低

电压转换能力强，压差低

即使在 LDO 因电流不足而放弃的情况下，也可以积极使用它们。此外，如果是用于为高性能处理器供电的 LDO，则在许多情况下可能需要以下功能：

使能功能

抑制发热功能

快速瞬态响应

输出电压精度高

ADI 大电流 LDO 产品阵容

产品阵容 (1) LT3070/LT3071：具有超低压差和快速瞬态响应的 5A 输出 LDO

下图 (图1) 为 LT3070/LT3071 的典型应用图，它的输出电流高达 5A，是业界最高输出电流产品之一。它是一款具有超低压降和快速瞬态响应的 LDO。

图1 LT3070/LT3071 典型应用图

输出适配最新处理器

输出电流：5A

输出电压：0.8V~1.8V

以 50mV 为增量进行数字配置

可进行多路并联 (10A 或更大电流输出)

抑制发热

超低压差：85mV

内置输入电压跟踪功能 (VOIC)

通过控制前端电源，可将损耗降至最低

快速瞬态响应

最小化输出电容 (最小值：15μF)

针对处理器启动/宕机的优化功能

热关断

使能功能

电源正常

UVLO 系列

反向电流保护

LT3071 具有模拟输出裕度调节功能：±10% 范围，输出电压可以连续调节。

产品阵容 (2) LT3072：双通道，每个 2.5A 输出可用，快速瞬态响应 LDO

LT3072 是一款双通道 LDO，每个通道的输出电流为 2.5A。下图 (图2) 为 LT3072 典型应用图：

图2 LT3072 典型应用图

输出适配最新处理器

输出电流：2.5A

输出电压：0.6V~2.5V

以 50mV 为增量进行数字配置

输出精度可满足最新处理器的需求

低输出噪声：12μVrms (10Hz~100Hz)

快速瞬态响应

输出电容最小 (低至 10μF)

优化的处理器启动/宕机功能

热关断

使能功能

UVLO 系列

电源正常标志

反向电流保护

产品阵容 (3) LT3073：具有超高 PSRR 和快速瞬态响应的 3A 输出 LDO

下图 (图3) 为 LT3073 产品图，它是具有极高 PSRR 的 LDO。

图3 LT3073 产品图

最大限度提高高速转换器和 RFIC 的性能

超低 RMS 噪声：1.2μVRMS (10Hz~100kHz)

超低 1/f 噪声：7μVP-P (0.1Hz~10Hz)

超低点噪声：3 nV/√Hz (10kHz)

高频 PSRR：52dB (1MHz)

压差：45mV

输入电压范围：0.6V~5.5V

输出电压范围：0.5V~4.2V (数字设定)

输出电流：3A

可编程电流限制

电流监控功能

针对处理器启动/宕机的优化功能

热关断

启用功能

电源正常

UVLO 系列

温度监控功能

LT307x 系列产品对比

接下来对 LT307x 系列产品特性进行对比，如下表 (表1) 所示，值得注意的是输出电流和压差。

	LT3073	LT3070-1/LT3071	LT3072
输出电流和压差	3A，45mV	5A，85mV	2.5A (2ch)，80mV
输出电压裕度调节	数字	LT3070-1：数字 LT3071：模拟	模拟
PSRR	52dB (1MHz 时)	36dB (100kHz 时)	43dB (100kHz 时)
RMS噪声	1.2µV (10Hz-100kHz)	25µV (10Hz-100kHz)	12µV (10Hz-100kHz)
VIOC 功能 用于控制前一级的 DC/DC	Yes	Yes	Yes

表1 LT307x 系列产品对比表

LDO 压差的重要性

压差是输入电压与从 LDO 获得预期输出电压所需的输出电压之间的最小差值。例如，如果 LDO 的压差为 200mV (0.2V)，则需要 5.2V 或更高的输入电压才能输出 5V 电压。LDO 产生的热量由输入和输出之间的电压差×输出电流决定。输入输出电压差越大，产生的热量就越多，因此设计要点之一是使电压差尽可能小。但是差值能缩小多少取决于 LDO 压差规格：LDO 的压差越大，选择范围越小。

此外，输出电流的大小也会影响发热量。即使电压差条件相同，如果输出电流为 5 倍，发热也将为 5 倍。因此，对于大电流 LDO 而言，降低输入输出电压差更为重要。典型 LDO 的压差约为 200mV~500mV，而 LT307x 系列的压差电压非常低，为 45mV~85mV。由于输入输出之间的电压差可以大大降低，因此即使在大电流下也可以解决 LDO 的发热问题。

产品阵容 (4) LTM4709：3 通道，每个通道 3A 电流的模块型 LDO

下图 (图4) 为 LTM4709 产品图，它是一款模块型大电流 LDO，该产品具有与 LT3073 相同的性能，输出电流为 3A，压差为 45mV，可在单个芯片上实现三个输出通道。此外，还内置了所有必要的外围元件。

图4 LTM4709 产品图

LDO 所需的内置外围元件

电容器 ×3

电阻 ×2

性能与 LT3073 相同，每个通道的 3A 输出

输入电圧范囲：0.6V~5.5V

输出电压范围：0.5V 至 4.2V (可编程设置)

低 RMS 噪声：1.3μVRMS (10Hz~100kHz)

低点噪声：3 nV/√Hz (10kHz)

高频 PSRR：51dB (1MHz)

压差：45mV

快速瞬态响应

每个保护功能都遵循 LT3073

接下来对使用单通道 LT3073 和模块化 LTM4709 来实现等效电路的情况进行比较。下图 (图5) 为 3A×3ch 输出时的总尺寸比较，在使用三个 LT3073 的电路配置中，包括外围元件在内的总尺寸为 302mm²。另一方面，包括外围部件在内的 LTM4709 的尺寸仅为 145mm²。通过选择 LTM4709，可将电路的面积减小约 50%。

图5 3A×3ch 输出时的总尺寸比较

LTM4709 的优势不仅限于节省空间，还体现在单个电源中覆盖高性能处理器所需的多个电源，有助于节省设计成本、减少组件数量和降低电路板成本等方面。ADI 大电流 LDO 独特的 5A 输出和模块类型阵容有助于为最新的高性能处理器进行电源设计，并且所有列出的产品均提供评估板。

应用实例

高性能处理器

FPGA

ASIC

DS

审核编辑：刘清