LTM8056EY#PBF

LTM8056 58VIN、48VOUT 降壓-升壓型 μModule 穩壓器 描 述 特 點 ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 完整的降壓-升壓型開關模式電源 寬輸入電壓範圍：5V 至 58V 從 6VIN 產生 12V/ 1.7A 輸出 從 12VIN 產生 12V/ 3.4A 輸出 從 24VIN 產生 12V/ 5.4A 輸出 效率高達 96% 可調輸入和輸出平均電流限值 輸入和輸出電流監視器 可通過並聯以增加輸出電流 寬輸出電壓範圍：1.2V 至 48V 可選的開關頻率：100kHz 至 800kHz 可同步範圍：200kHz 至 700kHz 15mm x 15mm x 4.92mm BGA 封裝 LTM®8056 是一款 58VIN、降壓-升壓型 μModule® (微型 模塊) 穩壓器。封裝中內置了開關控制器、電源開關、電感 器和支持組件。僅需採用一個用於設定開關頻率的電阻器、 一個負責設定輸出電壓的電阻分壓器以及輸入和輸出電容器 便可實現完整的設計。只需少量組件即可實現諸如輸入和輸 出平均電流調節等其他功能。LTM8056 可在一個 5V 至 58V 的輸入電壓範圍內運作，並能夠在 1.2V 至 48V 之間 調節輸出電壓。SYNC 輸入和 CLKOUT 輸出可實現簡易同 步。 LTM8056 採用緊湊型模壓樹脂球柵陣列 (BGA) 封裝，適 合採用標準的表面貼裝設備來進行自動化裝配。LTM8056 採用 SnPb 或符合 RoHS 標準的端子塗層。 特 點 ■ ■ ■ ■ 、LT、LTC、LTM、Linear Technology、Linear 標識、μModule 和 Burst Mode 是凌力 爾特公司的註冊商標。所有其他商標均為其各自擁有者的產權。 高功率電池供電式設備 工業控制 太陽能供電型電壓調節器 太陽能供電型電池充電 典型應用 從 7VIN 至 58VIN 產生 24VOUT 的降壓-升壓型穩壓器 LTM8056 2.2µF 100V ×3 43.2k 525kHz RUN CTL SS SYNC COMP RT LL VOUT 24V IOUT 33µF 35V 100k MODE GND CLKOUT IINMON IOUTMON FB 22µF 25V 5.23k 8056 TA01a 95 7 6 94 5 93 4 3 92 2 91 90 EFFICIENCY MAX OUTPUT CURRENT 0 10 20 30 VIN (V) 40 50 MAX OUTPUT CURRENT (A) SVIN IIN VOUT EFFICIENCY AT MAX OUTPUT CURRENT (%) VIN VIN 7V TO 58V 最大輸出電流和效率與 VIN 的關係曲線 1 0 8056 TA01b 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 1 LTM8056 絕對最大額定值 引腳配置 (注 1) VIN，SVIN，VOUT，RUN，IIN，IOUT 電壓 ............... 60V FB，SYNC，CTL，MODE 電壓 ................................ 6V IINMON，IOUTMON 電壓 ............................................. 6V LL 電壓 .................................................................. 15V 最大結溫 (注 2、3) ............................................. 125°C 貯存溫度 ............................................................ 125°C 峰值回流焊本體溫度 ........................................... 245°C TOP VIEW SVIN BANK 3 VIN 11 10 BANK 1 GND IIN 9 8 7 6 5 BANK 2 VOUT 4 RUN 3 IINMON 2 IOUTMON 1 GND A K L F G H J LL RT FB SS CLKOUT MODE SYNC CTL COMP BGA PACKAGE 121-LEAD (15mm × 15mm × 4.92mm) B C D IOUT E TJMAX = 125°C, θJA = 16.4°C/W, θJCbottom = 5.35°C/W, θJCtop = 15.3°C/W, θJB = 5.9°C/W, WEIGHT = 2.8g, θ VALUES DETERMINED PER JEDEC JESD51-9, 51-12 引腳配置 封裝 類型 MSL 等級 SAC305 (RoHS) 器件標記 * 器件 塗層代碼 LTM8056Y e1 BGA 3 –40°C 至 125°C LTM8056IY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8056Y e1 BGA 3 –40°C 至 125°C LTM8056IY SnPb (63/37) LTM8056Y e0 BGA 3 –40°C 至 125°C LTM8056MPY#PBF SAC305 (RoHS) LTM8056Y e1 BGA 3 –55°C 至 125°C LTM8056MPY SnPb (63/37) LTM8056Y e0 BGA 3 –55°C 至 125°C 器件型號 焊球塗層 LTM8056EY#PBF 對於規定工作溫度範圍更寬的器件，請咨詢凌力爾特公司。 * 器件溫度等級請見集裝箱上的標識。襯墊或焊球塗層代碼依據 IPC/JEDEC J-STD-609 標準。 • 端子塗層器件標記： www.linear.com.cn/leadfree 2 溫度範圍 (注 2) • 推薦的 LGA 和 BGA PCB 裝配及製造程序： www.linear.com.cn/umodule/pcbassembly • LGA 和 BGA 封裝和托盤製圖： www.linear.com.cn/packaging 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 電特性 凡標注 ● 表示該指標適合整個工作溫度範圍，否則僅指 TA = 25°C。RUN = 1.5V，除非特別注明。(注 2) 參數 最小輸入電壓 輸出 DC 電壓 條件 最小值 VIN = SVIN 典型值 ● FB = VOUT (通過 100k) IOUT = 0.1A，RFB = 100k/2.55k 1.2 48 輸出 DC 電流 VIN = 6V，VOUT = 12V VIN = 48V，VOUT = 12V 1.7 4 進入 VIN 的靜態電流 (連接至 SVIN) RUN = 0.3V (停用) 無負載，MODE = 0.3V (DCM) 無負載，MODE = 1.5V (FCM) 0.1 8 45 輸出電壓調節 5V < VIN < 58V，IOUT = 1A 0.5 輸出電壓負載調節 VIN = 12V，0.1A < IOUT < 3.5A 0.5 輸出 RMS 電壓紋波 VIN = 24V，IOUT = 3A 25 開關頻率 RT = 453k RT = 24.9k 100 800 FB 引腳上的電壓 RUN 下降門限 LTM8056 停止開關操作 RUN 遲滯 LTM8056 起動開關操作 RUN 低電平門限 LTM8056 被停用 RUN 引腳電流 RUN = 1V RUN = 1.6V ● 1.188 1.176 ● 1.15 最大值 5.0 1 30 100 1.212 1.220 1.25 25 0.3 2 IIN 偏置電流 3 5 100 90 輸入電流檢測門限 (IIN –VIN) ● 56 44 IOUT 偏置電流 20 輸出電流檢測門限 (VOUT –IOUT) VCTL = 開路 IINMON 電壓 54.5 53 61.5 63 LTM8056 處於輸入電流限制狀態 0.96 1.04 IOUTMON 電壓 LTM8056 處於輸出電池限制狀態 1.14 CTL 輸入偏置電流 VCTL = 0V SS 引腳電流 VSS = 0V CLKOUT 輸出高電平 10k 至 GND CLKOUT 輸出低電平 10k 至 5V ● 1.26 22 35 4 0.7 SYNC 輸入低電平門限 0.3 SYNC 輸入高電平門限 SYNC 偏置電流 1.5 SYNC = 1V 11 MODE 輸入低電平門限 0.3 MODE 輸入高電平門限 1.5 單位 V V V A A µA mA mA % % mV kHz kHz V V V mV V µA nA µA mV µA mV mV V V µA µA V V V V µA V V 注 1：高於 “絕對最大額定值” 部分所列數值的應力有可能對器件造成永久性的 損害。在任何絕對最大額定值條件下暴露的時間過長都有可能影響器件的可靠 性和使用壽命。 125°C 的內部工作溫度範圍內得到保證。LTM8056MP 的性能指標則在整個 –55°C 至 125°C 的內部工作溫度範圍內得到保證。請注意，最大內部溫度由 特定的工作條件與電路板佈局、封裝的額定熱阻及其他環境因素共同決定。 注 2：LTM8056E 保證在 0°C 至 125°C 的內部工作溫度範圍內滿足規定性能 要求。整個 –40°C 至 125°C 內部工作溫度範圍內的指標通過設計、特性分析 和統計過程控制中的相關性來保證。LTM8056I 的性能指標在整個 –40°C 至 注 3：LTM8056 包含用於在短暫過載條件下對器件提供保護的過熱保護功 能。當過熱保護功能被 動時內部溫度超過最大工作結溫。在高於規定的最大 工作結溫下連續運作有可能損害器件的可靠性。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 3 LTM8056 效率與輸出電流的關係 (3.3VOUT) 100 80 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 TA = 25°C，除非特別注明。 60 40 5VIN 12VIN 24VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 60 5VIN 12VIN 22VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G01 100 效率與輸出電流的關係 (12VOUT) 100 80 40 6 效率與輸出電流的關係 (5VOUT) EFFICIENCY (%) 典型性能特征 80 60 40 6 效率與輸出電流的關係 (8VOUT) 5VIN 12VIN 24VIN 0 8056 G02 100 效率與輸出電流的關係 (18VOUT) 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G03 100 效率與輸出電流的關係 (24VOUT) 80 70 5VIN 12VIN 24VIN 36VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 90 80 70 6 EFFICIENCY (%) 90 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 95 6VIN 12VIN 24VIN 48VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G04 90 85 9VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G07 4 7VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 80 75 6 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 效率與輸出電流的關係 (48VOUT) 4 95 90 85 13VIN 24VIN 36VIN 48VIN 0 1 2 3 OUTPUT CURRENT (A) 4 8056 G08 6 8056 G06 INPUT CURRENT (A) 100 95 85 8056 G05 EFFICIENCY (%) EFFICIENCY (%) 100 效率與輸出電流的關係 (36VOUT) 90 輸入電流與輸出電流的關係 (3.3VOUT) 5VIN 12VIN 24VIN 3 2 1 0 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G09 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 輸入電流與輸出電流的關係 (5VOUT) 4 3 1 3 2 1 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 0 6 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G10 0 6VIN 12VIN 24VIN 48VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 5VIN 12VIN 24VIN 36VIN 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 3 2 7VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 1 0 6 輸入電流與輸出電流的關係 (36VOUT) 4 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G13 4 5 4 INPUT CURRENT (A) INPUT CURRENT (A) 4 1 1 8056 G12 輸入電流與輸出電流的關係 (24VOUT) 5 2 2 8056 G11 輸入電流與輸出電流的關係 (18VOUT) 3 輸入電流與輸出電流的關係 (12VOUT) 3 0 6 INPUT CURRENT (A) 5 4 5VIN 12VIN 24VIN 4 2 0 輸入電流與輸出電流的關係 (8VOUT) 5 5VIN 12VIN 22VIN INPUT CURRENT (A) INPUT CURRENT (A) TA = 25°C，除非特別注明。 INPUT CURRENT (A) 典型性能特征 3 2 9VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 1 0 6 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G14 輸入電流與輸出電流的關係 (48VOUT) 8056 G15 最大輸出電流與 VIN 的關係 最大輸出電流與 VIN 的關係 6 6 2 1 0 13VIN 24VIN 36VIN 48VIN 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 OUTPUT CURRENT (A) 3.0 3.5 8056 G16 5 OUTPUT CURRENT (A) OUTPUT CURRENT (A) INPUT CURRENT (A) 5 3 4 3 2 3.3VOUT 5VOUT 8VOUT 0 10 20 VIN (V) 4 3 2 12VOUT 18VOUT 24VOUT 1 30 8056 G17 0 0 10 20 30 VIN (V) 40 50 8056 G18 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 5 LTM8056 典型性能特征 TA = 25°C，除非特別注明。 最大輸出電流與 VIN 的關係 80 4 2 100 5VIN 12VIN 24VIN 60 TEMPERATURE RISE (°C) TEMPERATURE RISE (°C) OUTPUT CURRENT (A) 溫升與輸出電流的關係 (5VOUT) 溫升與輸出電流的關係 (3.3VOUT) 6 40 20 36VOUT 48VOUT 0 0 10 20 30 VIN (V) 40 0 50 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G19 80 60 40 20 0 6 溫升與輸出電流的關係 (8VOUT) 溫升與輸出電流的關係 (12VOUT) 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 60 40 0 6 5VIN 12VIN 24VIN 36VIN 20 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G22 溫升與輸出電流的關係 (24VOUT) 100 80 60 40 7VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 20 0 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G25 6 40 6VIN 12VIN 24VIN 48VIN 20 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G23 TEMPERATURE RISE (°C) TEMPERATURE RISE (°C) 100 60 0 6 溫升與輸出電流的關係 (36VOUT) 100 80 60 40 9VIN 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 20 0 0 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 6 8056 G26 6 8056 G24 TEMPERATURE RISE (°C) 0 TEMPERATURE RISE (°C) 80 TEMPERATURE RISE (°C) 80 TEMPERATURE RISE (°C) 80 5VIN 12VIN 24VIN 6 溫升與輸出電流的關係 (18VOUT) 100 20 2 4 OUTPUT CURRENT (A) 8056 G21 100 40 0 8056 G20 100 60 5VIN 12VIN 22VIN 溫升與輸出電流的關係 (48VOUT) 80 60 40 13VIN 24VIN 36VIN 48VIN 20 0 0 1 2 3 OUTPUT CURRENT (A) 4 8056 G27 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 典型性能特征 TA = 25°C，除非特別注明。 針對各種不同 CSS 數值的 軟起動波形 (24VIN，3A 阻性負載， DC2154A 演示板) 最大輸出電流與 CTL 電壓的關係 (DC2154A 演示板，48VIN) 輸出紋波，庫存 DC2154A 演示板，24VOUT 4 12VIN, 1.5A LOAD (B00ST), 100mV/DIV OUTPUT CURRENT (A) CSS = 22nF 3 CSS = 220nF 2 CSS = 100nF 1 0 24VIN, 3A LOAD (BUCK-B00ST), 100mV/DIV VOUT 5V/DIV 0 0.4 0.7 1.1 CTL VOLTAGE (V) 1.4 500µs/DIV 48VIN, 3A LOAD (Buck), 100mV/DIV 8056 G29 1µs/DIV 8056 G30 MEASURED ACROSS C17 ON DC2154A WITH HP461 AMPLIFIER, 150MHz BANDWIDTH 8056 G28 引腳功能 GND (Bank1，引腳 L1)：把這些 GND 引腳連接至一個 位於 LTM8056 和電路組件下方的局部接地平面。在多數 應用中，從 LTM8056 排出的大部分熱流都是通過這些襯 墊散逸的，因此印刷電路設計對於器件的熱性能具有很大 的影響。更多詳情請見 “PCB 佈局” 和 “熱考慮” 部分。把 RFB1 /RFB2 反饋分壓器回接至該網絡。 VOUT (Bank 2)：電源輸出引腳。將輸出濾波電容器施加在 這些引腳和 GND 引腳之間。 VIN (Bank 3)：輸入電源。VIN 引腳負責給 LTM8056 的內 部電源開關及任選輸入電流檢測電阻器的一端提供電流。該 引腳必須採用一個外部低 ESR 電容器進行局部旁路；推薦 的電容值見表 1。 IOUT (引腳 D1)：輸出電流檢測。把該引腳連接至輸出電流 檢測電阻器。輸出平均電流檢測門限為 58mV，因此 LTM8056 將把輸出電流調節至 58mV/ R SENSE ，其中 RSENSE 是輸出電流檢測電阻器的阻值 (單位：Ω)。負載通 過連接在該引腳上的檢測電阻器來供電。如果未使用輸出電 流檢測電阻器，則把此引腳連接至 VOUT。在所有條件下均 應將該引腳的電平保持在 VOUT 的 ±0.5V 之內。 LL (引腳 F1)：輕負載指示器。該引腳負責指示通過布設在 V O U T 和 I O U T 之間的電阻器檢測的輸出電流大約等於 10mV 或更低。其狀態僅在 VOUT 和 IOUT 之間施加了一個 電流檢測電阻器的情況下才是有意義的。這可用於在輕負載 條件下改變 LTM8056 的開關運行方式。 SV I N (引腳 F10，F11)：控制器電源輸入。如果要求 LTM8056 在主電源輸入 (VIN) 低於 5V 時運作，則應施加 一個高於 5V 的單獨電壓。應通過一個高質量的低 ESR 電 容器對這些引腳進行旁路。如果未使用一個另外的分離電 源，則把這些引腳連接至 VIN。 CLKOUT (引腳 G1)：時鐘輸出。當把其他器件同步至 LTM8056 的開關頻率時，將該引腳用作一個時鐘源。當不 使用此功能時，則把該引腳置於開路狀態。 MODE (引腳 G2)：開關模式輸入。LTM8056 工作於強制 連續模式 (當 MODE 開路時)，並可工作於不連續開關模式 (當 MODE 為低電平時)。在不連續開關模式中，LTM8056 將隔離反向電感器電流。該引腳一般置於開路狀態或連接至 LL。如果未使用輸出檢測電阻器，則可把該引腳連接至 GND 以便阻斷反向電流。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 7 LTM8056 引腳功能 RT (引腳 H1)：定時電阻器。RT 引腳用於通過在該引腳和 地之間連接一個電阻器來設置 LTM8056 的開關頻率。振蕩 頻率的範圍為 100kHz 至 800kHz。本產品手冊的 “應用信 息” 部分包括一張表格，利用該表格可根據期望的開關頻率 來確定電阻值。應最大限度地減小該引腳上的電容。在所有 情況下均必須施加一個接地電阻器。 SYNC (引腳 H2)：外部同步輸入。SYNC 引腳具有一個內 部下拉電阻器。詳情請見 “應用信息” 中的 “同步” 部分。不 用時將該引腳連接至 GND。 FB (引腳 J1)：輸出電壓反饋。LTM8056 把 FB 引腳調節 至 1.2V。將 FB 引腳連接至一個位於輸出和 GND 之間的阻 性分壓器以設定輸出電壓。建議採用的 FB 分壓器電阻值見 表 1。 COMP (引腳 J2)：補償引腳。LTM8056 具有一個可與大 多數應用很好地配合工作的內部補償電路。在某些場合中， 通過修改控制環路補償電路 (把一個電容器或 RC 網絡施加 至該引腳) 可提升 LTM8056 的性能。 SS (引腳 K1)：軟起動。在該引腳和 GND 之間連接一個電 容器可增加軟起動時間。軟起動電路通過逐步地增加控制器 的電流限值來減小輸入電源的浪湧電流。較大的軟起動電容 器數值產生較長的軟起動時間。如果不需要軟起動功能，則 可將此引腳置於開路狀態。 CTL (引腳 K2)：電流檢測調節。給該引腳施加一個低於 1.2V 的電壓以降低 IOUT 的電流限制門限。把 CTL 引腳電 8 平驅動至約 50mV 以下可停止開關操作。CTL 引腳具有一 個連接至 2V 的內部上拉電阻器。不用時將該引腳置於開路 狀態。 IOUTMON (引腳 L2)：輸出電流監視器。該引腳產生一個與 介於 VOUT 和 IOUT 之間的電壓成比例的電壓。當 VOUT – IOUT = 58mV 時，IOUTMON 將等於 1.2V。該功能一般僅在 VOUT 和 IOUT 之間施加了一個電流檢測電阻器的情況下才是 有用的。 IINMON (引腳 L3)：輸入電流監視器。該引腳產生一個與介 於 I IN 和 V IN 之間的電壓成比例的電壓。當 I IN – V IN = 50mV 時，IINMON 將等於 1V。該功能一般僅在 VIN 和 IIN 之間施加了一個電流檢測電阻器的情況下才是有用的。 RUN (引腳 L4)：LTM8056 使能。把 RUN 引腳電壓提升 至高於 1.2V 將執行正常操作。當其電壓高於 1.2V (典型 值)、但低於 6V 時，RUN 引腳輸入偏置電流小於 1μA 時。 當其電壓低於 1.2V 而高於 0.3V 時，RUN 引腳吸收 3μA 電流，因此用戶能夠利用外部電阻器選擇來定義遲滯。這還 將使軟起動功能復位。如果 RUN 引腳電平為 0.3V 或更 低，則 LTM8056 被停用且 SVIN 靜態電流低於 1μA。 IIN (引腳 L9)：輸入電流檢測。把該引腳連接至輸入電流檢 測電阻器。輸入平均電流檢測門限為 50mV，因此 LT M 8 0 5 6 將 調 節 輸 入 電 流 至 5 0 m V / R S E N S E ， 其 中 RSENSE 是輸入電流檢測電阻器的阻值 (單位：Ω)。不用時 把該引腳連接至 VIN。在所有條件下均應將該引腳的電平保 持在 VIN 的 ±0.5V 之內。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 方框圖 VIN VOUT SVIN IOUT 6.8µH IIN 0.2µF 0.1µF 100V RUN GND 2V SS 100k FB 100k CLKOUT BUCK-BOOST CONTROLLER 0.1µF IINMON IOUTMON CTL MODE COMP LL RT SYNC 8056 BD 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 9 LTM8056 工作原理 LTM8056 是一款獨立型非隔離式降壓-升壓開關 DC/DC 電 源。降壓-升壓型拓撲允許 LTM8056 在輸入電壓高於和低 於輸出的量值時調節其輸出電壓，而且最大輸出電流取決於 輸入電壓。較高的輸入電壓將產生較高的最大輸出電流。 該轉換器提供一個精確調節的輸出電壓，此電壓可通過一個 外部電阻分壓器設置在 1.2V 至 48V 之間。輸入電壓範圍為 5V 至 58V，但是，假如 SVIN 由一個高於 5V 的電壓電源供 電，那麼 LTM8056 可在較低的輸入電壓下運作。在前一頁 上給出了簡化的方框圖。 LTM8056 包含一個電流模式控制器、功率開關元件、功率 電感器和適量的輸入和輸出電容。LTM8056 是一款固定頻 率 PWM 穩壓器。開關頻率通過在 RT 引腳和 GND 之間連 接合適阻值的電阻器來設定。 LTM8056 的輸出電壓是通過把 FB 引腳連接至一個位於輸 出和 GND 之間的電阻分壓器來設定的。 除了調節其輸出電壓之外，LTM8056 還擁有用於輸入和輸 出的平均電流控制環路。在 IIN 和 VIN 之間增設一個電流檢 測電阻器可把輸入電流限制在某個最大值以下。IINMON 引 腳可反映流過位於 IIN 和 VIN 之間的檢測電阻器的電流。 一個布設在 V O U T 和 I O U T 之間的電流檢測電阻器使得 LTM8056 能夠準確地將其輸出電流調節至一個由檢測電阻 器阻值設定的最大值上。 一般來說，LTM8056 應與一個輸出檢測電阻器一起使用以 限制最大輸出電流，因為降壓-升壓型穩壓器能夠在輸出電 壓低於輸入時提供大電流 (如果需要的話)。 10 此外，儘管 LTM8056 的運作並不需要使用一個輸出檢測電 阻器，但它可使用來自檢測電阻器的信息以優化其性能。如 果未使用一個輸出電流檢測電阻器，則效率或輸出紋波指標 有可能下降，特別是在流過集成電感器的電流不連續的情況 下。在某些場合中，需要採用一個輸出檢測電阻器以為 LTM8056 提供針對輸出過載或短路的充分保護。 倘若採用了一個輸出電流檢測電阻器，則給 CTL 引腳施加 一個低於 1.2V 的電壓將減小最大輸出電流。把 CTL 引腳電 平驅動至低於約 50mV 可停止開關操作。流過檢測電阻器 的電流由 IOUTMON 引腳的輸出電壓來反映。 驅動 SYNC 引腳將使 LTM8056 同步至一個外部時鐘源。 CLKOUT 引腳提供一個與內部振蕩器頻率相同但異相大約 180° 的信號。 如果所需的輸出電流超過了單個 LTM8056 所能提供的水 平，那麼可以使多個器件並聯運作。更多詳情請參閱 “應用 信息” 的 “並聯工作” 部分。 一個內部穩壓器負責給控制電路和功率 MOSFET 的柵極驅 動器供電。該內部穩壓器從 SVIN 引腳吸取功率。RUN 引 腳用於把 LTM8056 置於停機模式，從而將輸出斷接並把輸 入電流減小至 1μA 以下。 LTM8056 內置熱停機功能電路，該電路在高結溫條件下禁 止執行開關操作。該功能的 動門限高於 125°C 以避免干 擾正常的操作，因此在某種導致熱停機功能電路 動的條件 下長時間或反復地操作有可能損壞或損害器件的可靠性。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 應用信息 對於大多數應用而言，設計過程簡單明瞭，歸納如下： LTM8056 可被允許執行開關操作的最大頻率 (和陪從的 RT 值) 列於表 1 中的 “fMAX” 列，而為了在給定的輸入條件下 實現最佳效率的推薦頻率 (和 RT 值) 則在 “fOPTIMAL” 列出 給出。如果採用了同步功能，則還必須滿足附加的條件。詳 情請參閱 “同步” 部分。 1. 查閱表 1，找到具有期望的輸入範圍及輸出電壓的那一 行。 2. 應用建議的 CIN、COUT、RFB1 /RFB2 和 RT 值。 3. 應用輸出檢測電阻器以設定輸出電流限值。輸出電流被 限制在 58mV/ RSENSE，其中 RSENSE 是輸出電流檢測 電阻器的阻值 (單位：Ω)。 雖然這些組件組合已經過測試可執行正確的操作，但是，驗 證其能夠在預期的系統電壓、負載和環境條件下正確地運作 則是使用者的責任。請注意，最大輸出電流受限於結溫、輸 入和輸出電壓量值之間的關係及其他因素。請參閱 “典型性 能特徵” 部分中的曲線圖以獲取相關指導。 請注意，表 1 列出了陶瓷和電解輸出電容器。該表所列的 這兩種電容器均必須施加至輸出端。表 1 中的電解電容器 用額定電壓、數值和 ESR 來描述。如果應用需要較高的電 壓應力降額，則可以提高電容器的電壓額定值。LTM8056 能夠耐受 ESR 中的變化；也可以使用具有不同 ESR 的其他 電容器，不過使用者必須驗證這些電容器能夠在預期的電 壓、負載和環境條件下正確地運作。表 2 給出了在 LTM8056 的開發測試和設計驗證中所使用的電解電容器的 描述和器件型號。 表 1：推薦的組件數值和配置 (TA = 25°C) VIN 範圍 VOUT CIN COUT RFB1 /RFB2 fOPTIMAL (kHz) RT(OPTIMAL) fMAX (kHz) RT(MAX) 5V 至 24V 3.3V 2 x 4.7μF，50V，0805 22μF，6.3V，X5R，0805 100μF，6V，75mΩ，電解 100k/56.2k 650 31.6k 800 24.9k 5V 至 22V 5V 2 x 4.7μF，50V，0805 22μF，6.3V，X5R，0805 100μF，6V，75mΩ，電解 100k/31.6k 450 53.6k 800 24.9k 5V 至 28V 8V 2 x 4.7μF，50V，0805 22μF，10V，X7R，1206 100μF，16V，100mΩ，電解 100k/17.4k 500 45.3k 800 24.9k 5V 至 41V 12V 2 x 4.7μF，50V，0805 22μF，25V，X5R，0805 68μF，16V，200mΩ，電解 100k/11k 650 31.6k 800 24.9k 5.8V 至 58V 18V 3 x 2.2μF，100V，1206 22μF，25V，X5R，0805 47μF，25V，900mΩ，電解 100k/6.98k 650 31.6k 800 24.9k 7V 至 58V 24V 3 x 2.2μF，100V, 1206 22μF，25V，X5R，0805 33μF，35V，300mΩ，電解 100k/5.23k 525 43.2k 800 24.9k 8.5V 至 58V 36V 3 x 2.2μF，100V, 1206 10μF，50V，X5R，1206 10μF，50V，120mΩ，電解 100k/3.40k 500 45.3k 800 24.9k 12.5V 至 58V 48V 3 x 2.2μF，100V，1206 10μF，50V，X5R，1206 10μF，63V，120mΩ，電解 100k/2.55k 475 49.9k 800 24.9k 注：需要一個輸入大容量電容器。輸出電容採用陶瓷電容器和電解電容器的並聯組合。RFB 網絡的其他電阻值組合是可以接受的。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 11 LTM8056 應用信息 表 2：LTM8056 測試中使用的電解電容器 描述 製造商 器件型號 100μF，6V，75mΩ，鉭，C 外殼 AVX TPSC107M006R0075 100μF，16V，100mΩ，鉭，Y 外殼 AVX TPSY107M016R0100 68μF，16V，200mΩ，鉭，C 外殼 AVX TPSC686M016R0200 47μF，25V，900mΩ，鉭，D 外殼 AVX TAJD476M025R 33μF，35V，300mΩ，鉭，D 外殼 AVX TPSD336M035R0300 10μF，50V，120mΩ，鋁，6.3 x 6mm 外殼 Suncon 50HVP10M 10μF，63V，120mΩ，鋁，6.3 x 5.8mm 外殼 Panasonic 電容器選擇考慮 腳和地之間連接一個電阻器將其開關頻率設置在 100kHz 至 800kHz 的範圍內。表 3 羅列了 RT 電阻器阻值及其產生的 頻率。 表 1 中的 CIN 和 COUT 電容器數值是針對相關工作條件的最 小推薦值。建議不要應用低於表 1 所列的電容器數值，否 則有可能導致不合需要的操作。採用大於表中所列的電容器 數值一般是可以接受的，並能改善動態響應 (如果這是有必 要的話)。同樣，驗證採用較大的電容值能夠在預期的系統 電壓、負載和環境條件下實現正確的運作也是使用者的責 任。 陶瓷電容器小巧、堅固且具有非常低的 ESR。然而，並不 是所有的陶瓷電容器都適合。X5R 和 X7R 型陶瓷電容器可 在整個溫度及施加電壓的範圍內保持穩定，並能提供可靠的 工作性能。其他類型 (包括 Y5V 和 Z5U) 的陶瓷電容器其電 容則具有非常大的溫度和電壓系數。在有的應用電路中它們 可能只具有其標稱電容的一小部分，因而會導致比預期高得 多的輸出電壓紋波。 有關陶瓷電容器問題的最後一個注意事項是 LTM8056 的最 大額定輸入電壓。陶瓷輸入電容器與印制線或電纜電感的組 合會形成一個高 Q 值 (欠阻尼) 諧振電路。如果 LTM8056 電路被插入一個使用中的電源，則輸入電壓會產生兩倍於其 標稱值的瞬時擾動，因而有可能超過器件的額定規格。可以 輕鬆地避免這種情況的出現；見 “安全地進行熱插拔” 部 分。 頻率選擇 LTM8056 採用一種恆定頻率 PWM 架構，可通過在 RT 引 12 EEHZA1J100P 表 3：開關頻率與 RT 阻值的關係 頻率 (kHz) RT 阻值 (kΩ) 100 453 200 147 300 84.5 400 59 500 45.3 600 36.5 700 29.4 800 24.9 需要在 RT 和 GND 之間連接一個阻值處於表 3 所述之範圍 內的外部電阻器，即使在同步至一個外部時鐘的時候也不例 外。當使 LTM8056 的開關操作同步至一個外部信號源時， 頻率範圍為 200kHz 至 700kHz。 工作頻率折衷 建議用戶針對輸入和輸出工作條件來應用表 1 所給出的最 優 RT 阻值。然而，系統級或其他考慮卻有可能導致必需採 用另一種工作頻率。雖然 LTM8056 擁有適應眾多工作頻率 的足夠靈活性，但過於隨意的選擇仍有可能在某些工作或故 障條件下引發不良的操作。如果輸出過載或短路，則過高的 頻率會降低效率、產生過多的熱量、甚至損壞 LTM8056。 而頻率過低則可能造成最終設計的輸出紋波過多、或輸出電 容器過大、甚至是不穩定。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 應用信息 並聯工作 如圖 1 所示，通過把兩個或更多的 LTM8056 配置為主控器 和從動器，可以將其組合起來以提供更高的輸出電流。每個 LTM8056 具有一個 IOUTMON 和一個 CTL 引腳。IOUTMON 引腳的 0V 至 1.2V 信號反映流過輸出檢測電阻器的電流， 而當施加至 CTL 引腳的電壓低於 1.2V 時，流過輸出檢測電 阻器的電流將受到限制。通過把主控器的 IOUTMON 引腳的 電壓施加至從動器的 CTL 引腳，兩個器件將向負載提供相 同的電流 (假設每個 LTM8056 輸出電流檢測電阻器的阻值 相等)。 OUTPUT CURRENT SENSE RESISTOR MASTER VOUT TO LOAD IOUT IOUTMON VOUT 4. 通過一個單位增益緩衝器把主控器的 IOUTMON 引腳連接 至從動器的 CTL 引腳。該單位增益緩衝器是把 LTM8056 的輸出阻抗與 CTL 引腳上的集成型上拉電阻 器相隔離所需要的。 5. 把器件的輸出連接在一起。 請注意，該配置並不要求把輸入連接在一起，使得可以簡單 地從多個輸入源來給單個重負載供電。應確保每個輸入電源 具備充足的電壓和電流供應能力以提供必要的功率。相關的 指引請參閱 “典型性能特徵” 部分中的 “最大輸出電流與 VIN 的關係” 和 “輸入電流與輸出電流的關係” 曲線。 一般應設置並聯的 LTM8056 在不連續模式使能的情況下執 行開關操作，以防止電流從一個器件的輸出端流入另一個器 件；就是說，MODE 引腳應連接至 LL。在某些場合中，使 主控器工作於強制連續模式 (MODE 開路) 而從動器工作於 不連續模式 (MODE = LL) 是合乎應用需要的。如果是這樣 的話，那麼來自輸出的電流就能夠流入主控器的輸入端。有 關該運行方式的討論請參閱本節中的 “輸入預防措施”。 UNITY GAIN BUFFER CTL 3. 在 VOUT 和 IOUT 之間布設適當的輸出電流檢測電阻器。 如果主控器件和從動器件採用相同的電阻值，則它們將 均等地分享電流。 OUTPUT CURRENT SENSE RESISTOR IOUT SLAVE 8056 F01 圖 1：可以採用主 / 從配置連接兩個或更多的 LTM8056 以增加輸出電流 最小輸入電壓和 RUN 1. 把 FB 電阻器網絡施加至主控器，選擇正確的數值以獲 得期望的輸出電壓。針對常用輸出電壓的建議值在表 1 中給出。 LTM8056 的正確運作需要一個 5V 的最小電壓，但是系統 參數或許規定器件僅可以在高於某個更高輸入電壓的條件下 操作。例如：一個 LTM8056 可用於產生 12VOUT，但是如 果輸入電源電壓低於 8V，那麼輸入電源的裕量或許不能提 供足夠的電流。 2. 把一個 FB 電阻器網絡施加至個別從動器，以使最終產 生的輸出高於期望的輸出電壓。 RUN 引腳具有一個 1.2V 的典型下降電壓門限和一個 25mV 的典型遲滯。此外，該引腳在 RUN 門限以下吸收 主-從配置的設計是很簡單的： 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 13 LTM8056 應用信息 3μA 電流。根據上面的信息和圖 2 中示出的電路，VIN 上升 (接通) 門限為： VIN = ( 3µA •R1) +1.225V R1+R2 R2 IOUT(LIM) = 而 VIN 下降關斷門限為： VIN = 1.2 壓 VOUT – IOUT 達到 58mV 時對電流加以限制。電流限值 為： 58mV RSENSE 式中的 RSENSE 為檢測電阻器的阻值 (單位：Ω)。 R1+R2 R2 如果可行，大多數應用都應使用一個如圖 3 所示的輸出檢 測電阻器。內部降壓-升壓功率級雖然被限流，但還是能夠 在過載情況下提供大量的電流，特別是當輸出電壓遠低於輸 入且功率級起一個降壓轉換器作用的時候。 LTM8056 VIN R1 RUN R2 LTM8056 VOUT 8056 F02 圖 2：該簡單的電阻器網絡可設定 最小輸入電壓門限和遲滯 IOUT RSENSE LOAD 8056 F03 圖 3：利用一個外部檢測電阻器 來設定 LTM8056 輸出電流限值 最小輸入電壓和 SVIN LTM8056 的最小輸入電壓為 5V，但這只是在 VIN 和 SVIN 連接至同一個電壓電源的情況下。如果 SVIN 採用一個位於 或高於 5VDC 的電源來供電，那麼允許 VIN 降至低於 5V 且 LTM8056 仍然能夠正確地運作。在 “典型應用” 部分中提 供一些有關於此的實例。 軟起動 軟起動功能電路通過逐漸地增加控制器的電流來減小輸入電 源的浪湧電流。如 “方框圖” 中所示，LTM8056 具有一個 內部軟起動 RC 網絡。該內部網絡對於應用而言或許是足夠 的，這取決於負載和工作條件。如需增加軟起動時間，則簡 單地在 SS 和 GND 之間增設一個電容器即可。 當輸出檢測電阻器兩端的電壓降至約全標度的 1/10 時，LL 引腳被拉至低電平。如果未使用輸出檢測電阻器，而且 IOUT 連接至 VOUT，則 LL 將為低電平有效。應用一個輸出 檢測電阻器並把 LL 和 MODE 引腳連接在一起能夠改善性 能，見本節中的 “開關模式”。 在高降壓電壓調節器應用中，內部電流限值會相當高以實現 正確的運作。在過載或短路情況下這有可能損壞 LTM8056。應用一個輸出電流檢測電阻器以設定一個適當 的電流限值，從而為 LTM8056 提供針對這些故障情況的保 護。 輸出電流限值控制 (CTL) 輸出電流限值 (IOUT) LTM8056 具有一個由布設在 VOUT 和 IOUT 之間的外部檢測 電阻器設定的準確平均輸出電流限值，如圖 3 所示。VOUT 和 IOUT 在內部連接至一個差分放大器，該放大器負責在電 14 採用 CTL 引腳可將輸出電流限值從由布設在 VOUT 和 IOUT 之間的外部檢測電阻器所設定的數值減小。典型的控制範圍 介於 0V 和 1.2V 之間。CTL 引腳並不直接影響輸入電流限 值。如果不使用此功能，則把 CTL 引腳置於開路狀態。把 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 應用信息 CTL 引腳驅動至低於約 50mV 可停止開關操作。CTL 引腳 具有一個連接至 2V 的內部上拉電阻器。 輸入電流限值 (IIN) 有些應用要求 LTM8056 從電源吸收的電流不得超過某個預 定的電流值。電流限制電源和功率均分是兩個例子。 LTM8056 具有一個由布設在 IIN 和 VIN 之間的外部檢測電 阻器設定的準確輸入電流限值，如圖 4 所示。VIN 和 IIN 在 內部連接至一個差分放大器，該放大器負責在電壓 IIN – VIN 達到 50mV 時對電流加以限制。電流限值為： IIN(LIM) = 50mV RSENSE 可採用 SYNC 引腳使 LTM8056 的開關頻率同步至一個 外部時鐘。利用一個 50% 佔空比波形來驅動 SYNC 是不 錯的選擇，否則將佔空比保持在約 10% 和 90% 之間。 當同步時，必須在 RT 和 GND 之間的連接一個有效的電 阻器值 (即：一個可產生 100kHz 至 800kHz 自由運行頻率 的阻值)。 雖然正確的運行需要一個 RT 電阻器，但是該電阻器的阻值 與外加 SYNC 信號的頻率無關。然而應意識到，如果 SYNC 信號終止，則 LTM8056 將以 RT 阻值規定的頻率執 行開關操作，因此應選擇一個適當的電阻器阻值。 CLKOUT 式中的 RSENSE 為檢測電阻器的阻值 (單位：Ω)。 如果不需要輸入電流限制功能，則只需把 IIN 連接至 VIN 即 可。 POWER SOURCE 同步 RSENSE LTM8056 VIN CLKOUT 信號反映了 LTM8056 的內部開關時鐘。其相位 相對於內部時鐘的前沿移相大約 180°。如果 CLKOUT 連接 至另一個 LTM8056 的 SYNC 輸入，則這兩個器件的開關 操作將異相約 180°。 輸入預防措施 IIN 8056 F04 圖 4：利用一個外部檢測電阻器來設定 LTM8056 輸入電流限值 輸入電流監視器 (IINMON) IINMON 引腳可產生一個大約等於 IIN – VIN 電壓之 20 倍的 電壓。由於 LTM8056 的輸入電流限制電路在 IIN – VIN = 50mV 時進入運行狀態，因此 IINMON 在最大輸入電流條件 下將為 1V。 輸出電流監視器 (IOUTMON) IOUTMON 引腳可產生一個與 VOUT – IOUT 電壓成比例的電 壓。由於 LTM8056 的輸出電流限制電路在 VOUT – IOUT = 58mV 時進入運行狀態，因此 IOUTMON 在最大輸出電流條 件下將為 1.2V。 在那些有意地把輸出電壓上拉至高於設定的調節電壓或 FB 引腳被突然驅動至一個新電壓的應用中，LTM8056 有可能 嘗試在輸出被上拉之後將電能從負載上短暫地拿掉以調節電 壓。由於 LTM8056 是一款同步開關轉換器，因此它將此能 量輸送至輸入端。如果 LTM8056 的輸入端上沒有任何消耗 該能量的東西，那麼輸入電壓或許將上升。如果不對輸入電 壓的上升進行干預，它就可能升至高於絕對最大額定值，從 而損壞器件。應仔細地檢查輸入電壓運行方式以瞭解其上升 是否由應用引起。 在許多場合中，LTM8056 輸入總線上的系統負載足以吸收 由 μModule 穩壓器輸送的能量。其他器件所需要的功率將 足夠多，完全可以消耗掉 LTM8056 所提供的能量。 在 LTM8056 是最大或僅有的電源轉換器時，情況可能並非如 此，也許必需想出某種方法來防止 LTM8056 的輸入升至過 高。圖 5a 示出了一個無源放電電路，該電路將在短暫的輸 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 15 LTM8056 應用信息 入過壓情況下耗散能量。齊納二極管的擊穿電壓連同電阻器 R 一起選擇以設定電路的跳變點。在正常操作條件下，跳變 點通常設定在遠遠高於最大 VIN 電壓的電平上。該電路不具 備一個精准的門限，而且容易遭受器件與器件之間的變異以 及溫度變化的影響，因此其最適合於那些最大輸入電壓遠低 於 60VIN 絕對最大值的應用。如前文所述，此類電路最適 合短暫過壓情況。 圖 5a 是一個放電電路，其嘗試通過一個功率器件將能量卸 放至 GND 來避免輸入電壓升至高於某個電平。在有些場合 中 ， 當 輸 入 電 壓 超 過 某 個 門 限 時 可 以 簡 單 地 關 閉LTM8056。圖 5b 中示出了該電路的一個實例。當輸出端 上的電源把 VIN 驅動至高於一個預定門限時，比較器將下拉 RUN 引腳電平並停止 LTM8056 中的開關操作。當發生這 種情況時，輸入電容必需吸收存儲在 LTM8056 內部電感器 之中的能量，因而產生一個額外的電壓上升。該電壓上升取 決於輸入電容器大小以及從 LTM8056 輸出流至輸入的電流 量。 LOAD CURRENT VIN ZENER DIODE Q VOUT LTM8056 GND SOURCING LOAD R 8056 F05a 圖 5a：MOSFET Q 負責將瞬時能量耗散至 GND。選擇合適的 齊納二極管和電阻器以確保 MOSFET 在高于正常操作間所定義 最大 VIN 電壓的條件下接通。 16 LOAD CURRENT VOUT VIN LTM8056 RUN 10µF – + GND SOURCING LOAD EXTERNAL REFERENCE VOLTAGE 8056 F05b 圖 5b：如果輸入升至高於一個預定門限，則該比較器電路關閉 LTM8056。當 LTM8056 關閉時，存儲在內部電感器中的能量 將把 VIN 提升至小幅高於該門限。 開關模式 MODE 引腳允許用戶選擇不連續模式或強制連續模式開關 操作。在強制連續模式中，LTM8056 將不會跳過週期，即 使在內部電感器電流降至零或甚至反轉方向時也不例外。這 具有針對所有負載條件運作於相同固定頻率的優勢，當依據 EMI 或輸出噪聲規範進行設計時這一點會很有用處。然 而，強制連續模式在輕負載條件下使用較多的電流，並允許 電流在輸出被升舉至高於調節點時從負載回流至輸入端。該 反向電流會抬高輸入電壓，並且是有害的 (如果允許輸入不 受控制地上升)。有關該運行方式的討論請參閱本節中的 “輸入預防措施”。 當 LTM8056 從降壓、降壓-升壓或升壓工作模式轉換時， 強制連續操作可以提供改善的輸出調節性能(特別是在較輕 負載條件下)。在此類場合中，除了內部電感器電流即將反 轉方向的時候之外，運作於強制連續模式會是合乎需要的。 如果出現這種情況，則在 VOUT 和 IOUT 之間施加一個電流 檢測電阻器，並把 LL 和 MODE 引腳連接在一起。當流過 輸出檢測電阻器的電流約為全標度最大值的 1/10 時，LL 引腳為低電平。當輸出電流降至該水平時，LL 引腳將下拉 MODE 引腳電平，這把 LTM8056 置於不連續模式，從而 可防止反向電流從輸出端流至輸入端。在 MODE 和 LL 連 接在一起的場合中，在這些引腳和 GND 之間連接一個小電 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 應用信息 容器 (約 0.1μF) 可通過延遲從不連續模式至強制連續開關 模式的轉換來改善輕負載瞬態響應。倘若未採用輸出電流檢 測電阻器，則可把 MODE 連接至 GND 以隔離反向電流。 5. 最大限度地減小任選輸入電流檢測電阻器 (RIN) 和 VIN 之間的印制線電阻。盡量縮減 IIN 印制線以及從 VIN 至 RIN 之印制線的環路面積。 FB 電阻分壓器和負載調節 6. C I N 和 C O U T 電 容 器 的 布 設 應 使 其 接 地 電 流 緊 鄰 LTM8056 或在 LTM8056 的下方流動。 LTM8056 將其 FB 引腳調節至 1.2V，並採用一個電阻分壓 器來檢測輸出電壓。輸出電壓的檢測位置對負載調節有影 響。如果在 V OUT 和 I OUT 之間布設了一個電流檢測電阻 器，並且在 VOUT 上檢測輸出，那麼負載上的電壓降幅將為 電流檢測電阻器的阻值與輸出電流的乘積。如果能在 IOUT 上檢測輸出電壓，則可改善負載調節性能。 PCB 佈局 大多數與 PCB 佈局相關的難題都因為 LTM8056 的高集成 度而得以緩解甚至消除。儘管如此，由於 LTM8056 是一款 開關電源，因此務必盡可能地降低 EMI 並保證正確的操 作。縱然 LTM8056 擁有很高的集成度，但如果在 PCB 佈 局時太過隨意或方案欠佳，那麼就有可能無法實現規定的操 作性能。圖 6 示出了一款建議的佈局。應確保接地和散熱 方式是可以接受的。 需要牢記的幾條規則如下： 1. 把 RFB 和 RT 電阻器安放在盡可能靠近其各自引腳的地 方。 2. 把 CIN 電容器放置在盡可能靠近 LTM8056 的 VIN 和 GND 連接線的地方。 3. 將 COUT 電容器布設在盡可能靠近 LTM8056 的 VOUT 和 GND 連接線的地方。 4. 最大限度地減小任選輸出電流檢測電阻器 ROUT 和 VOUT 之間的印制線電阻。盡量縮減 IOUT 印制線以及從 VOUT 至 ROUT 之印制線的環路面積。 7. 把所有的 GND 線路都連接至頂層上一個盡可能大的覆 銅或平面面積。避免使外部組件與 LTM8056 之間的接 地連線出現中斷。 8. 採用過孔將 GND 銅面積與電路板的內部接地平面相 連。可大量地排布這些 GND 過孔以提供良好的接地連 接以及至印刷電路板內部接地平面的散熱通路。請留意 圖 6 中的熱過孔的位置和密度。LTM8056 可得益於在 這些位置上連接至內部 GND 平面的過孔所提供的散熱 作用，因為它們接近內部功率處理組件。熱過孔的最佳 數目取決於印刷電路板的設計。比如：一塊電路板可能 會使用非常小的過孔，那麼它所採用的過孔數目應該多 於使用較大過孔的電路板。 安全地進行熱插拔 就 LTM8056 的輸入旁路電容器而言，陶瓷電容器憑藉其小 尺寸、堅固性和低阻抗而成為一種富有吸引力的可選方案。 不過，假如 LTM8056 被插入一個使用中的輸入電源，那麼 此類電容器就會引發問題 (完整的討論請參見凌力爾特 “應 用指南 88” [Application Note 88])。低損耗的陶瓷電容器 與和電源相串聯的雜散電感組合起來將形成一個欠阻尼的諧 振電路，而且 LTM8056 VIN 引腳上的電壓會產生兩倍於標 稱輸入電壓的振鈴，因而有可能超過 LTM8056 的額定規格 並損壞器件。如果輸入電源控制不良或者用戶將把 LTM8056 插入一個通電電源，那麼輸入網絡應專為避免發 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 17 LTM8056 應用信息 生這種過衝進行設計。這可以通過安裝一個與 VIN 串接的小 電阻器來實現，但控制輸入電壓過衝最常用的方法是給 VIN 網絡增設一個大容量電解電容器。該電容器相對較高的等效 串聯電阻可對電路進行阻尼並消除電壓過衝。雖然這個附加 電容器很可能是電路中尺寸最大的組件，但其改善了低頻紋 波濾波並能略微提高電路的效率。 熱考慮 如果需要在高環境溫度下工作或提供大量的連續功率，則 LTM8056 輸出電流可能必需降額。電流降額的幅度取決於 輸入電壓、輸出功率和環境溫度。“典型性能特徵” 部分中 給出的溫升曲線可用作指導。這些曲線是在把一個 LTM8056 安裝到一塊 58cm2 4 層 FR4 印刷電路板的情況 CIN SVIN GND VIN GND/THERMAL VIAS RIN INPUT SENSE IIN COUT INPUT RUN VOUT MODE SYNC IOUT IOUT ROUT OUTPUT SENSE LL RT FB GND TO VOUT 8056 F06 圖 6：佈局示出了建議使用的外部組件、 GND 平面和熱過孔 18 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 應用信息 下產生的。其他尺寸和層數的電路板會呈現不同的熱特性， 因此用戶有義務針對預期的系統電壓、負載和環境工作條件 來驗證操作的正確性。 本產品手冊 “引腳配置” 中列出的熱阻值基於遵循 JESD 51-9 規範 (用於面積陣列表面貼裝型封裝熱測量的試驗板) 對安裝在一塊試驗板上的 μModule 封裝進行的模擬。本頁 上提供的熱系數基於 JESD 51-12 規範 (報告和使用電子封 裝熱信息的指引)。 為了提高實際應用的準確度和保真度，許多設計人員都採用 有限元分析 (FEA) 來預測熱性能。為此，產品手冊的 “引腳 配置” 通常給出 4 種熱系數： θJA – 從結點至環境的熱阻。 θJCbottom 是在組件耗散的所有功率均流過封裝底部時的結 點至電路板熱阻。在典型的 μModule 穩壓器中，大部分的 熱量從封裝的底部流出，但始終有熱量流出至周圍環境中。 因此，該熱阻值可用於比較封裝，但測試條件與用戶的應用 往往不相匹配。 θJCtop 在組件耗散的幾乎所有功率均流過封裝頂部的情況 下確定。由於 μModule 穩壓器的電連接線位於封裝的底 部，因此應用的運作方式很少能夠使大部分熱量從結點流至 器件的頂部。與 θJCbottom 一樣，該熱阻值可以用於比較封 裝，但測試條件與用戶的應用往往不相匹配。 θJB 是在幾乎所有的熱量均流過 μModule 穩壓器的底部並 進入電路板時的結點至電路板熱阻。它實際上是 θJCbottom 與從器件底部穿過焊點並穿過電路板一部分的熱阻之和。電 路板溫度是採用一個雙面、雙層電路板在與封裝之間有一段 規定距離的情況下測量的。關於此電路板的說明見 JESD 51-9 標準。 θJCbottom – 從結點至產品外殼底部的熱阻。 θJCtop — 從結點至產品外殼頂部的熱阻。 θJB – 從結點至印刷電路板的熱阻。 雖然這些系數的意思也許看起來都很直觀，但 JEDEC 還是 對它們逐一做了定義以避免產生混淆和不一致。這些定義在 JESD 51-12 規範中給出，下面進行了援引或釋義： θJA 是在 1 立方英尺的密封外殼內測量的結點至環境的自然 空氣對流熱阻。此類環境有時被稱為 “靜止空氣”，儘管自 然對流會導致空氣的移動。該數值是在把器件安裝至一塊符 合 JESD 51-9 標準定義的測試板的情況下確定的，這種測 試條件並不反映實際應用或適用的工作狀況。 瞭解了這些定義之後，現在應該很清楚了：這些熱系數都不 反映 μModule 轉換器的實際物理操作條件。因此，不能單 獨使用它們當中的任何一種來準確地預知此類產品的熱性 能。同樣，試圖採用任何一種熱系數來與產品手冊中給出的 “結溫與負載的關係” 曲線圖相關聯將是不合適的。使用熱 系數唯一合適的方式是在進行詳盡的熱分析 (例如：FEA) 時，因為這種分析同時考慮了所有的熱阻。 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 19 LTM8056 應用信息 熱。從 LTM8056 釋放出的大部分熱量通過 μModule 轉換 器的底部和 BGA 封裝襯墊進入印刷電路板。因此，不良的 印刷電路板設計會產生過多的熱量，從而導致器件性能或可 靠性受損。有關印刷電路板設計的建議請參閱 “PCB 佈局” 部分。 上述熱阻的圖解表示法見圖 7。 用藍色表示的熱阻包含在 μModule 穩壓器的內部，而用綠 色表示的熱阻則位於 μModule 穩壓器的外部。 LTM8056 的硅片溫度必須低於 125°C 的最大額定值，因 此在電路佈局中應謹慎從事，以確保 LTM8056 的良好散 JUNCTION-TO-AMBIENT RESISTANCE (JESD 51-9 DEFINED BOARD) CASE (TOP)-TO-AMBIENT RESISTANCE JUNCTION-TO-CASE (TOP) RESISTANCE JUNCTION JUNCTION-TO-BOARD RESISTANCE JUNCTION-TO-CASE CASE (BOTTOM)-TO-BOARD (BOTTOM) RESISTANCE RESISTANCE AMBIENT BOARD-TO-AMBIENT RESISTANCE 8056 F07 µMODULE CONVERTER 圖7 20 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 典型應用 從 3VIN 至 58VIN 提供 18VOUT 風扇電源 (具有模擬電流控制和 2A 輸入電流限制功能) 最大輸出電流 與 CTL 電壓的關係 (12VIN) 1.2 1µF 100V 0.022Ω VIN SVIN LTM8056 2.2µF 100V ×3 31.6k 650kHz 0.05Ω VOUT VOUT 18V MAX IOUT IIN RUN COMP SS SYNC CTL RT MODE LL FAN 100k GND CLKOUT IINMON IOUTMON FB OUTPUT CURRENT (A) VIN 3V TO 58V 1.0 + 47µF 25V 22µF 25V 0.8 0.6 0.4 0.2 6.98k 0 8056 TA02a 0 0.2 0.4 0.6 0.8 CTL VOLTAGE (V) 1 1.2 8056 TA02b DAC FAN CONTROL 從 9VIN 至 58VIN 提供 24VOUT (具有準確的 1.1A 電流限值) LTM8056 25 0.05Ω VOUT IOUT SVIN VOUT 24V 20 IIN 2.2µF 100V ×3 43.2k 525kHz RUN CTL SS SYNC COMP RT MODE LL 100k + GND CLKOUT IINMON IOUTMON FB 5.23k 22µF 25V 33µF 35V OUTPUT VOLTAGE (V) VIN VIN 9V TO 58V 輸出電壓與輸出電流的關係 15 10 12VIN 24VIN 36VIN 48VIN 5 8056 TA03a 0 0 0.5 1 OUTPUT CURRENT (A) 1.5 8056 TA03b 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 21 LTM8056 典型應用 從 18VIN 至 58VIN 提供 18VOUT (具有準確的 2.5A 電流限值和輸出電流監視器) VIN VIN 18V TO 58V 20 0.022Ω VOUT LTM8056 輸出電壓與輸出電流的關係 VOUT 18V IOUT SVIN 18 16 2.2µF 100V ×3 31.6k 650kHz 100k RUN CTL SS SYNC COMP RT MODE LL 47µF 25V 22µF 25V OUTPUT CURRENT MONITOR CLKOUT IINMON IOUTMON FB GND + 6.98k OUTPUT VOLTAGE (V) IIN 14 12 10 8 6 4 24VIN 36VIN 48VIN 2 8056 TA04a 0 0 0.5 1 1.5 2 OUTPUT CURRENT (A) 2.5 3 8056 TA04b NOTE: LINES ARE SUPERIMPOSED 將兩個 LTM8056 並聯以獲得更高的輸出電流。兩個 μModule 實現了同步並以 180° 的相位差執行開關操作 VIN VIN 7V TO 58V LTM8056 0.015Ω VOUT VOUT 18V IOUT SVIN 每個通道的輸出電流 與總輸出電流的關係 IIN 30.9k 680kHz 4 RUN CTL SS SYNC COMP RT CLKOUT MODE LL IINMON IOUTMON 22µF 25V 1µF + 100k FB 6.98k GND LT6015 51Ω VIN LTM8056 1µF 2 1 0 2 4 6 TOTAL OUTPUT CURRENT (A) 8 8056 TA05b NOTE: LINES ARE SUPERIMPOSED IOUT SVIN MASTER SLAVE 3 0 0.015Ω VOUT 47µF 25V CHANNEL CURRENT (A) 2.2µF 100V ×4 IIN 2.2µF 100V ×4 30.9k 680kHz RUN COMP SS SYNC RT MODE LL GND CTL CLKOUT IINMON IOUTMON FB 22µF 25V 100k + 47µF 25V 6.34k 8056 TA05a 22 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 LTM8056 典型應用 兩個 LTM8056 從不同的輸入電源供電以運行單個負載。 每個 LTM8056 從其各自的電源吸收的電流不超過 1.1A，而且彼此 180°異相同步。 SUPPLY 1 6V TO 58VIN 0.045Ω VIN VOUT LTM8056 VOUT 18V IOUT SVIN 22µF 25V IIN 2.2µF 100V ×3 RUN CTL SS SYNC COMP RT CLKOUT MODE 31.6k 650kHz 0.045Ω VIN IINMON IOUTMON FB LL 47µF 35V 100k GND VOUT LTM8056 IOUT SVIN IIN 2.2µF 100V ×3 RUN CTL SS SYNC COMP RT MODE 31.6k 650kHz 22µF 25V LL CLKOUT IINMON IOUTMON FB GND 6.98k 8056 TA06a 每個通道的輸入電流 與總輸出電流的關係曲線 1.2 CHANNEL INPUT CURRENT (A) SUPPLY 2 6V TO 58VIN + 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 CHANNEL 1 CHANNEL 2 0 1 2 3 4 5 OUTPUT CURRENT (A) 6 7 8056 TA06b 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 23 LTM8056 封裝描述 表 4：LTM8056 的引腳配置 (按引腳序號編排) 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 A1 VOUT B1 VOUT C1 VOUT A2 VOUT B2 VOUT C2 VOUT A3 VOUT B3 VOUT C3 A4 VOUT B4 VOUT A5 VOUT B5 VOUT A6 VOUT B6 A7 GND A8 GND 名稱 D1 IOUT E1 GND F1 LL D2 GND E2 GND F2 GND VOUT D3 GND E3 GND F3 GND C4 VOUT D4 GND E4 GND F4 GND C5 VOUT D5 GND E5 GND F5 GND VOUT C6 VOUT D6 GND E6 GND F6 GND B7 GND C7 GND D7 GND E7 GND F7 GND B8 GND C8 GND D8 GND E8 GND F8 GND A9 GND B9 GND C9 GND D9 GND E9 GND F9 GND A10 GND B10 GND C10 GND D10 GND E10 GND F10 SVIN A11 GND B11 GND C11 GND D11 GND E11 GND F11 SVIN 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 引腳 名稱 G1 CLKOUT H1 RT J1 FB K1 SS L1 GND G2 MODE H2 SYNC J2 COMP K2 CTL L2 IOUTMON G3 GND H3 GND J3 GND K3 GND L3 IINMON G4 GND H4 GND J4 GND K4 GND L4 RUN G5 GND H5 GND J5 GND K5 GND L5 GND G6 GND H6 GND J6 GND K6 GND L6 GND G7 GND H7 GND J7 GND K7 GND L7 GND G8 GND H8 GND J8 GND K8 GND L8 GND G9 GND H9 GND J9 GND K9 GND L9 IIN G10 VIN H10 VIN J10 VIN K10 VIN L10 VIN G11 VIN H11 VIN J11 VIN K11 VIN L11 VIN 封裝照片 24 8056f 更多信息請訪問 www.linear.com.cn/LTM8056 0.635 ±0.025 Ø 121x PACKAGE TOP VIEW 2.540 SUGGESTED PCB LAYOUT TOP VIEW 1.270 4 0.3175 0.000 0.3175 PIN “A1” CORNER E 1.270 aaa Z 2.540 D X 由凌力爾特公司提供的資料均視為準確可靠，但本公司不為其應用承擔責任。如果使用此處所描述 的電路侵犯了相關的專利權，則與本公司無關。中文版僅供參考之用，內容以英文版為準。 6.350 5.080 3.810 2.540 1.270 0.000 1.270 2.540 3.810 5.080 6.350 Y aaa Z NOM 4.92 0.60 4.32 0.78 0.635 15.00 15.00 1.27 12.70 12.70 0.32 4.00 A A2 MAX 5.12 0.70 4.42 0.85 0.660 NOTES DETAIL B PACKAGE SIDE VIEW DIMENSIONS b1 0.37 4.05 0.15 0.10 0.20 0.30 0.15 TOTAL NUMBER OF BALLS: 121 0.27 3.95 MIN 4.72 0.50 4.22 0.71 0.610 DETAIL A SYMBOL A A1 A2 b b1 D E e F G H1 H2 aaa bbb ccc ddd eee H1 SUBSTRATE A1 ddd M Z X Y eee M Z DETAIL B H2 Z 6.350 5.080 3.810 3.810 5.080 6.350 Z F 11 10 9 8 4 PACKAGE BOTTOM VIEW G 5 6 1 DETAIL A DETAILS OF PIN #1 IDENTIFIER ARE OPTIONAL, BUT MUST BE LOCATED WITHIN THE ZONE INDICATED. THE PIN #1 IDENTIFIER MAY BE EITHER A MOLD OR MARKED FEATURE 4 7 2 L K J H G F E D C B A 7 TRAY PIN 1 BEVEL ! PACKAGE IN TRAY LOADING ORIENTATION LTMXXXXXX µModule 3 7 SEE NOTES PIN 1 BGA 121 1112 REV A PACKAGE ROW AND COLUMN LABELING MAY VARY AMONG µModule PRODUCTS. REVIEW EACH PACKAGE LAYOUT CAREFULLY 6. SOLDER BALL COMPOSITION CAN BE 96.5% Sn/3.0% Ag/0.5% Cu OR Sn Pb EUTECTIC 5. PRIMARY DATUM -Z- IS SEATING PLANE BALL DESIGNATION PER JESD MS-028 AND JEP95 3 2. ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS NOTES: 1. DIMENSIONING AND TOLERANCING PER ASME Y14.5M-1994 e COMPONENT PIN “A1” b 3 SEE NOTES (參考 LTC DWG# 05-08-1891 Rev A) MOLD CAP ccc Z Øb (121 PLACES) // bbb Z BGA 封裝 121 引腳 (15.00mm x 15.00mm x 4.92mm) LTM8056 封裝描述 如需查閱最新的封裝製圖，請詢問 http://www.linear.com.cn/designtools/packaging/ 8056f 25 LTM8056 典型應用 14.4V、3A 鉛酸電池充電器輸入電流被限制在 2A 最大輸入和輸出電流 與輸入電壓的關係曲線 3.5 1µF 100V VOUT LTM8056 2.2µF 100V ×3 31.6k 650kHz 0.018Ω IOUT IIN 100k RUN CTL SS SYNC COMP RT MODE LL CLKOUT IINMON IOUTMON FB GND VOUT 14.4V + 47µF 25V 22µF 25V 9.09k INPUT CURRENT (A) VIN SVIN 3.0 2.5 2.5 2.0 2.0 1.5 1.5 INPUT 1.0 1.0 0.5 0.5 0 8056 TA07a 3.0 OUTPUT 0 20 40 INPUT VOLTAGE (V) OUTPUT CURRENT (A) 0.022Ω VIN 3V TO 58V 3.5 0 60 8056 TA07b 設計資源 主題 描述 μModule 設計和製造資源 設計： • 選擇指南 • 演示板和光繪文件 • 免費仿真工具 μModule 穩壓器產品搜索 1. 按參數進行產品表格的分類並將結果下載為一個電子數據表。 製造： • 快速入門指南 / 演示手冊 • PCB 設計、裝配和製造指引 • 封裝和電路板級可靠性 2. 採用 “快速電源搜索” (Quick Power Search) 參數表進行搜索。 技術短片 詳細介紹怎樣對 μModule 產品的電性能和熱性能進行工作台測試的視頻短片。 數字電源系統管理 凌力爾特的數字電源管理 IC 系列是高度集成的解決方案，其可提供包括電源監視、監控、裕度調節和排序 在內的基本功能，並具有用於存儲用戶配置和故障記錄的 EEPROM。 相關器件 器件型號 描述 備注 LTM8055 較高的功率，引腳兼容 8.5A，5V ≤ VIN ≤ 36V LTM4605 較高功率降壓-升壓 (高達 60W) 外部電感器，同步開關降壓-升壓；高達 36VIN，0.8V ≤ VOUT ≤ 16V LTM4607 較高功率降壓-升壓 (高達 60W) 外部電感器，同步開關降壓-升壓；高達 36VIN，0.8V ≤ VOUT ≤ 24V LTM4609 較高功率降壓-升壓 (高達 60W) 外部電感器，同步開關降壓-升壓；高達 36VIN，0.8V ≤ VOUT ≤ 34V LTM8045 較小的尺寸，較低的功率 SEPIC 和負輸出；700mA，6.25mm x 11.25mm x 4.92mm BGA 封裝 LTM8046 隔離式，較低的功率 反激式拓撲，550mA (5VOUT，24VIN)，UL60950，2kVAC 26 8056f Linear Technology Corporation LT 0215 凌力爾特公司 www.linear.com.cn © LINEAR TECHNOLOGY CORPORATION 2015