LP87334ERHDR双路降压转换器和稳压器技术解析

描述

Texas Instruments LP87334ERHDR双降压转换器和稳压器设计用于满足工业应用中的电源管理要求。该器件具有两个降压DC/DC转换器(可配置为单个双相稳压器/两个单相稳压器)、两个线性稳压器和两个通用数字输出信号。LP87334ERHDR双高电流降压转换器和双线性稳压器由 I²C 兼容串行接口和使能信号控制。该降压转换器支持可编程启动和关闭延迟和序列,包括与使能信号同步的 GPO 信号。LP87334ERHDR稳压器提供输出短路和过载保护、过热警告和保护、过压保护 (OVP) 和欠压锁定 (UVLO)。该稳压器适用于测试和测量设备工业应用。

数据手册:*附件:Texas Instruments LP87334ERHDR双路降压转换器和稳压器数据手册.pdf

特性

  • 两个高效降压DC-DC转换器:
    • 输出电压:0.7V至3.36V
    • 3A最大输出电流
    • 可编程输出电压转换速率范围为0.5mV/µs至10mV/µs
    • 开关频率:2MHz
    • 扩频模式和相位交错,从而降低EMI
  • 两个线性稳压器
    • 2.5V 到 5.5V 的输入电压
    • 输出电压:0.8V至3.3V
    • 300mA最大输出电流
  • 2.8V 到 5.5V 的输入电压范围
  • 可配置的通用输出信号(GPO、 GPO2)
  • 中断功能,具有可编程屏蔽
  • 可编程电源正常信号 (PGOOD)
  • 输出短路和过载保护
  • 过温警告和保护
  • 过压保护 (OVP) 和欠压锁定 (UVLO)
  • 28引脚、5mm×5mm VQFN封装,带可湿性侧翼

功能框图

DC/DC转换器

示意图

DC/DC转换器

LP87334ERHDR双路降压转换器和稳压器技术解析

一、关键特性

  • 输入电压范围:2.8V至5.5V
  • 双路高效降压转换器:
    • 每相最大输出电流3A(单相)或6A(双相配置)
    • 输出电压范围0.7V至3.36V
    • 可编程输出电压摆率(0.5mV/µs至10mV/µs)
  • 双路线性稳压器:
    • 输入电压范围2.5V至5.5V
    • 输出电流最高300mA
    • 输出电压范围0.8V至3.3V
  • 工作温度范围:-40°C至+125°C

二、核心功能详解

1. 双路降压转换器架构

LP8733xx的两个降压核心可灵活配置为:

  • 独立单相模式‌:两路独立输出,每路最大3A
  • 双相协同模式‌:合并为单路输出,最大6A容量

相位控制技术‌:

  • 自动相位增减(Auto Phase Adding/Shedding):根据负载电流动态调整工作相位数
  • 强制多相模式:通过BUCK0_FPWM_MP寄存器位锁定双相工作
  • 180°交错控制:有效降低输入电流纹波

2. 工作模式控制

PWM/PFM自动切换‌:

  • 重载时(>600mA)自动采用PWM模式
  • 轻载时自动切换至PFM模式提高效率
  • 可通过BUCKx_FPWM位强制PWM工作

关键性能参数‌:

  • 开关频率:2MHz(典型值)
  • 效率曲线:单相1V输出时峰值效率>90%
  • 负载调整率:±0.3%(PWM模式)
  • 线性调整率:±0.05%/V

3. 线性稳压器设计

LDO技术亮点‌:

  • 独立供电设计:LDO输入可高于或低于VANA电压
  • 低压差性能:200mV(满载时)
  • 电源抑制比(PSRR):53dB@10kHz
  • 低噪声特性:82µVrms(10Hz-100kHz)

三、系统级保护功能

1. 多重保护机制

电压监控‌:

  • 输入过压保护(OVP):5.8V典型阈值
  • 输入欠压锁定(UVLO):2.63V典型阈值
  • 输出Power Good监测:可配置为仅欠压或欠压+过压检测

电流保护‌:

  • 可编程峰值电流限制(1.5A-4A,0.5A步进)
  • 短路保护响应时间:<1ms

热管理‌:

  • 两级温度监控:
    • 警告阈值:125°C/137°C可选
    • 关断阈值:150°C典型值
  • 热滞环:20°C

2. 故障诊断接口

  • 开漏nINT中断输出
  • 可屏蔽中断源配置
  • 32位状态寄存器组实时反映运行状态
  • PGOOD引脚可配置为推挽或开漏输出

四、应用设计要点

1. 外围元件选型建议

降压转换器设计‌:

  • 电感:推荐0.47µH屏蔽电感(如TOKO DFE252012PD-R47M)
  • 输入电容:每相≥10µF陶瓷电容(X7R介质)
  • 输出电容:每相≥22µF(本地)+可选POL电容

LDO设计‌:

  • 输入电容:≥2.2µF(需为输出电容值的2倍)
  • 输出电容:≥1µF(确保稳定性)

2. PCB布局指南

关键原则‌:

  1. 功率回路最小化:VIN_Bx→CIN→PGND_Bx路径<5mm
  2. 敏感信号隔离:FB走线远离开关节点
  3. 热设计:
    • 充分利用裸露焊盘散热
    • 推荐使用4×0.3mm过孔阵列
  4. 地层分离:功率地(PGND)与信号地(AGND)单点连接

3. 典型应用电路

工业传感器供电方案‌:

  • 双相降压:3.3V@2A(为处理器供电)
  • LDO0:1.8V@200mA(为模拟电路供电)
  • LDO1:2.5V@100mA(为接口芯片供电)
  • GPO:用于使能控制序列
  • 输入电压范围:2.8V至5.5V
  • 双路高效降压转换器:
    • 每相最大输出电流3A(单相)或6A(双相配置)
    • 输出电压范围0.7V至3.36V
    • 可编程输出电压摆率(0.5mV/µs至10mV/µs)
  • 双路线性稳压器:
    • 输入电压范围2.5V至5.5V
    • 输出电流最高300mA
    • 输出电压范围0.8V至3.3V
  • 工作温度范围:-40°C至+125°C
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