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Mit Remote-Sensing der Ausgangsspannung

Energieeffizienter Abwärtswandler für hohe Leistungsdichten

9. August 2017, 12:46 Uhr | Matthias Heise

Monolithischer 20-V/20-A-Silent-Switcher-2-Synchron-Abwärtsregler für leistungshungrige PoL-Anwendungen.

Der LTC7150S von Linear Technology sorgt für eine einfache Regelkreiskompensation. Er ist für Anwendungen mit großem Abwärtsverhältnis geeignet, die mit hohen Schaltfrequenzen arbeiten und kurze Transientenreaktionszeiten erfordern.

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Linear Technology (seit kurzem Teil von Analog Devices) präsentiert den LTC7150S, einen monolithischen 20-V/20-A-Synchron-Abwärts-Schaltregler mit differenziellem Ausgangsspannungs-Remote-Sensing. Die PLL-synchronisierbare On-time-Konstantfrequenz/Current-Mode-Architektur des Reglers vereinfacht die Regelkreiskompensation. Der LTC7150S ist dank der Silent-Switcher-2-Technologie und integrierter Bypass-Kondensatoren eine energieeffiziente Lösung mit sehr guten EMV-Eigenschaften.

Zur Erhöhung des Ausgangsstroms können mehrere Regler dieses Typs zu einem mehrphasigen Regler mit bis zu zwölf Phasen parallelgeschaltet werden, ohne dass dafür die Eingangs- und Ausgangskapazitäten wesentlich vergrößert werden müssen. Die Ist-Ausgangsspannung wird unmittelbar an der Last erfasst (Remote-Sensing); das gewährleistet eine hochgenaue, vom Ausgangsstrom und vom Leiterplattenlayout unabhängige Ausgangsspannungsregelung.

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Weiter Bereich für Ein- und Ausgangsspannung

Durch den weiten Eingangsspannungsbereich von 3,1 V bis 20 V eignet sich der LTC7150S für eine Vielzahl von Anwendungen und Betriebsspannungsquellen, von Intermediate-Bussen bis zu Batterien unterschiedlichen Typs. Die integrierten n-Kanal-MOSFETs können bei Ausgangsspannungen von 0,6 V bis V_IN Dauer-Lastströme bis 20 A liefern; bei hohen Temperaturen verringert sich der zulässige Ausgangsstrom nur minimal. Der Regler eignet sich dadurch bestens für Point-of-load-Anwendungen wie z.B. Versorgung von DSPs, FPGAs und ASICs mit niedrigen Betriebsspannungen und entsprechend hohem Strombedarf. Weitere Anwendungsbereiche sind Telekom/Datenkommunikationssysteme, verteilte Stromversorgungsarchitekturen und sonstige Systeme mit hoher Leistungsdichte.

Die kurze Mindest-On-Zeit von nur 25 ns erlaubt auch bei hohen Schaltfrequenzen große Abwärtsverhältnisse. Der Regler unterstützt sowohl kontinuierlichen als auch diskontinuierlichen Betrieb. Die Schaltfrequenz ist im Bereich von 400 kHz bis 3 MHz wählbar und kann mit einem externen Taktsignal synchronisiert werden. Der LTC7150S bietet über den gesamten Sperrschichttemperaturbereich von -40 °C bis +125 °C eine Ausgangsspannungsgenauigkeit von ±1 % (unmittelbar an der Last). Weitere Besonderheiten sind: differenzieller Abgriff der Ist-Ausgangsspannung an der Last (Remote-Sensing), PHMODE-Pin zur Wahl des Phasenwinkels, hochgenaue RUN-Pin-Schwellenspannung (1,2 V), V_IN-Überspannungsschutz, »Power good«-Signal und programmierbare Soft-Start-/Tracking-Funktion.

Der LTC7150S besitzt ein thermisch optimiertes, 5 × 6 × 1,3 mm³ großes, 42-poliges BGA-Gehäuse und ist wahlweise mit bleifreien oder bleihaltigen (SnPb 63/37) Lotperlen erhältlich. Die E-und I-Versionen sind für den Sperrschichttemperaturbereich von -40 °C bis +125 °C spezifiziert.