LT3740EDHC同步降压控制器的应用与快速上手

作为电子工程师，在电源管理电路设计中，找到合适的控制器至关重要。今天就来和大家分享一下LINEAR TECHNOLOGY的LT3740EDHC同步降压控制器及其演示电路DC947。

文件下载：DC947A.pdf

一、DC947演示电路概述

演示电路DC947采用了LT3740EDHC，是一款宽工作范围、谷值模式、无 (R_{SENSE}^{TM}) 同步降压控制器。它能在3 - 15VDC的输入范围内，为高达10A的负载提供1.8VDC的输出电压，开关频率固定为300KHz。

为了能在低至3V的输入电压下工作，电路需要为外部功率MOSFET提供足够的驱动电压。LT3740内部集成了一个升压转换器，能提供比输入电压高约7V的偏置电压，用于驱动顶部MOSFET栅极驱动器。DC947的默认配置也使用该偏置电压为底部栅极驱动电路供电，但电路板上预留了焊盘，方便从其他电源为底部栅极驱动电路供电。

二、性能指标

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
输入电源范围	(V_{IN})	-	3.0	-	15.0	V
输出电压范围	(V_{OUT})	(V{IN}) = 3.0 – 15.0V，(I{LOAD}) = 0 - 10A	1.76	-	1.84	V
输出电流	(I_{OUT})	(V{IN}) = 3.0 – 15.0V，(V{OUT}) = 1.8V	0	-	10.0	A
输出纹波	(V_{RIPPLE})	(V{IN}) = 3.0 – 15.0V，(I{LOAD}) = 0 - 10A	-	-	20	mV

三、快速启动步骤

测量准备

在进行测量时，要注意测量输出电压纹波时，示波器探头的接地引线不能过长。可以直接将探头尖端跨接在 (V{IN}) 或 (V{OUT}) 与GND端子之间来测量输入或输出电压纹波。

具体步骤

1. 设置跳线：将JP1置于“Up（内部参考）”，JP2置于“Up（电压软启动开启）”，JP3置于“Down（电流软启动开启）”。
2. 连接电源：在电源关闭的情况下，将输入电源连接到 (V_{IN}) 和GND。
3. 连接负载：连接0 - 10A的负载。
4. 开启电源：打开输入电源，确保输入电压在3 - 15V之间，注意不要超过15V。
5. 检查输出电压：正常情况下 (V_{OUT}) 应为1.8V。如果没有输出，可暂时断开负载，检查负载是否设置过高。
6. 调整负载并观察参数：在确定输出电压正常后，在工作范围内调整负载，观察输出电压调节、纹波电压、效率等参数。

四、LT3740的工作原理与特性

电流模式控制与宽输入电压范围

LT3740是一款电流模式同步降压控制器，能接受低至2.2V、高至22V的输入电压，并通过内部升压调节器为MOSFET栅极驱动器提供至少7V的电压。

无 (R_{SENSE}^{TM}) 操作与电流限制

为了实现高效率，它支持无 (R_{SENSE}^{TM}) 操作，即通过底部MOSFET的导通电阻读取开关电流。芯片还提供了三个用户可选的电流限制阈值：45mV、75mV和105mV。DC947使用的是中间设置，电路板上也预留了焊盘用于选择其他两个设置。

灵活的软启动系统与外部参考

LT3740具有一个灵活的软启动系统，支持输出跟踪。它还配备了一个外部参考输入，用户可以在TP5处施加0 - 0.8V的外部参考电压，以覆盖内部的0.8V参考电压，从而通过外部信号源控制DC947的输出电压。使用该功能时，需要将JP1（REFERENCE）设置为“EXTERNAL”。

电源良好信号与输出控制

LT3740有一个高电平有效、开集电极的电源良好信号。在演示板上，该信号通过一个100K电阻上拉至1.8V输出，可以在TP6方便地读取。不过要注意，这个上拉电压可能并非适用于所有电压系统。

DC947的输出上电需要将JP2（VOLTAGE_SS）和JP3（CURRENT_SS）都设置为“ON”位置。如果其中任何一个跳线设置为“OFF”，输出将不会开启。

五、电路配置与优化建议

无 (R_{SENSE}^{TM}) 操作配置

如果要使用无 (R_{SENSE}^{TM}) 功能，需要短接R1检测电阻，并将R14位置的零欧姆电阻移至R13位置，同时将R28更改为1欧姆。此外，根据所需的输出电压、输入电压范围和频率补偿，可能还需要对其他组件进行更改。

低输入电压下的电源配置

当输入电压低于7V时，DC947通过R32将底部栅极驱动电源（BGDP）引脚直接连接到内部升压调节器的输出（BIAS），以确保为功率MOSFET提供足够的驱动。如果设计不需要在低于7V的输入电压下工作，可以将BGDP引脚连接到 (V_{IN})，以减轻升压转换器的负载并节省功率。具体操作是将R32位置的零欧姆电阻移至R31位置，并在C25位置添加一个1uF的陶瓷电容，同时移除R30并安装由D3、Q3和R29组成的欠压锁定（UVLO）电路。

六、总结

LT3740EDHC同步降压控制器凭借其宽输入电压范围、灵活的电流限制和软启动功能，以及支持无 (R_{SENSE}^{TM}) 操作，为电源管理电路设计提供了很大的灵活性和高效性。DC947演示电路则为我们快速评估和使用该控制器提供了一个很好的平台。大家在实际设计中可以根据具体需求对电路进行调整和优化，你在使用类似控制器的过程中遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享交流。