高效率多相电源采用超低电感器 DCR 检测方法提供每相 30A 电流并具备快速瞬态

LTC3875 是一款功能丰富的双输出同步降压型控制器，满足新式高速、大容量数据处理系统，电信系统，工业设备以及 DC 配电系统对功率密度的要求。

LTC3875 的特色包括：

l4.5V 至 38V 输入范围和 0.6V 至 3.5V 输出范围

l专有电流模式架构提高电流检测信号的信噪比，允许使用超低 DCR 功率电感器，以最大限度提高效率和降低开关抖动

l快速瞬态响应，方便以更小的输出电容实现高密度设计

l远端输出电压检测和 ±0.5% 基准 (0.6V) 窗口以实现准确调节

l在 6mm x 6mm QFN 封装中内置了驱动器以满足严苛的空间要求

l易于并联多相工作以适用于大电流应用

双输出转换器 (1.0V/30A 和 1.5V/30A)

图 1 显示了一个典型的 4.5V 至 14V 输入、双输出解决方案。LTC3875 的两个通道以 180° 相移工作，从而降低了输入 RMS 电流纹波、减小了电容器尺寸。每相都有一个上管 MOSFET 和一个下管 MOSFET 以提供高达 30A 的输出电流。

图 1：采用 LTC3875 的双输出转换器 (1.0V/30A 和 1.5V/30A)

与 LTC3866 类似，LTC3875 采用独特的电流检测架构以提高信噪比，从而能够通过 DCR 非常低 (1mΩ 或更低) 的电感器提供之小检测信号，实现电流模式控制。因此，效率得到了极大提高，抖动也降低了。电流模式控制实现了快速逐周期限流、均流和简化的反馈补偿。

通过仔细的 PCB 布局，LTC3875 可检测低至 0.2mΩ 的 DCR 值。LTC3875 用两个正的检测引脚 SNSD 和 SNSA 获取信号。SNSD 端的滤波器时间常数应该与输出电感器的 L/DCR 匹配，而 SNSA 端的滤波器带宽应该是 SNSD 端滤波器的 5 倍。此外，可以使用一个额外的温度补偿电路，以在很宽的温度范围内确保准确的限流。

效率可以用超低 DCR 电感器优化。如图 2 所示，在以强制连续导通模式 (CCM) 工作时，解决方案总体效率在 1.0V/30A 输出时为 87.3%，在 1.5V/30A 输出时为 89.8%。如图 3 所示，在没有任何空气流动时，热点 (下管 MOSFET) 温度上升 57°C，这时环境温度约为 23°C。

图 2：两个通道的效率比较

图 3：热量测试结果

LTC3875 具备快速瞬态响应，通过专有解决方案最大限度减小了下冲。由于具备逐周期峰值限流和易于补偿，所以峰值电流模式控制在开关转换器中得到了广泛采用。不过，当存在负载升压时，峰值电流模式控制固有的开关周期延迟导致较大的输出电压下冲。LTC3875 运用动态开关频率调节方法克服了下冲问题。内部瞬态检测器可以检测较大的电压下冲，从而引导 LTC3875 的功率级以两倍于预置开关频率之频率运行约 20 个周期。

图 4 显示，在启动快速瞬态后，负载上升 15A 时，开关周期延迟从 2.18µs 降至 1.2µs，电压下冲从 95mV 降至 67.5mV (降低 29%)。换句话说，启动快速瞬态后，LTC3875 可以实现与未启动快速瞬态同样的瞬态性能，但是输出电容降低 20%，这提高了功率密度，降低了总体成本。与其他非线性控制方法相比，LTC3875 采用的响应方法是线性的，从而简化了总体设计。

图 4：瞬态比较：(a) 禁止快速瞬态;(b) 启动快速瞬态

单输出、两相、大电流转换器 (12V 至 1V/60A)

LTC3875 可以非常容易地配置为两相单输出转换器，以构成电流更大的解决方案。图 5 所示为一个降压型转换器，从 12V 输入产生 1V、60A 输出。如果需要，多个 IC 可以并联和相位交错，以提供更大的电流。

两个通道之间的 DC 均流如图 6 所示。使用 0.32mΩ DCR 电感器时，满负载电流之差约为 1.6A。由于采用了峰值电流模式控制架构，所以动态均流性能也很好，如图 7 所示。

图 5：转换器用 LTC3875 的两个通道提供电流额定值为 60A 的 1V 单输出

图 6：图 5 所示 60A 解决方案的 DC 均流

图 7：图 5 所示 60A 解决方案的动态均流

结论

LTC3875 采用6mm x 6mm 40 引脚 QFN 封装，具备可靠的电流模式控制、超低 DCR 检测和强大的集成驱动器，提高了效率。该器件支持温度补偿 DCR 检测，以提高可靠性。其快速瞬态响应有助于以最小的输出电容改善瞬态响应。跟踪、多芯片工作以及外部同步能力丰富了该器件的功能。LTC3875 是大电流应用的理想选择，例如电信和数据通信系统、工业和计算机系统应用。