很多排列密集和復雜的電路板設計(例如：采用多個ASIC的嵌入式系統或雙核單板計算機)都采用隔離磚式轉換器，將48V配電(背板)電壓轉換為穩定的3.3V系統總線電壓。這樣做有幾個原因：僅用3.3V總線，若選擇合適的DC/DC負載點(POL)轉換器，將3.3V電壓轉換為較低的電壓軌(2.5V、1.2V、1.0V、0.9V)給DDR存儲器、FPGA內核或收發器等供電，可以改善電路板(所有電路)的功耗；僅用一種總線電壓(3.3V)運行以簡化電路設計，因為無需5V或12V內務處理電源，這種電源常常用來偏置較大功率的DC/DC POL穩壓器；將48V和24V電壓轉換至3.3V時，隔離磚式轉換器已經提高了工作效率，而且輸出功率水平也越來越高。
當3.3V總線下游的負載需要超過5A而達到12A的電流時，挑戰便出現了。盡管這種需求似乎很少，但是FPGA、處理器和ASIC技術領域的進步已經使設計人員能在更小的電路板中使用更多這類器件來提高性能，而且越來越多的應用有了10A的負載要求。
最近有一個客戶要求，用3.3V輸入總線給1V電源軌供電，由該電源軌提供30A電流。但是，傳統的帶N溝道MOSFET的低輸入電壓大功率開關模式DC/DC轉換器依靠二次穩壓器(內務處理)電路來提供高于總線的VIN電壓，用于MOSFET柵極驅動。這增大了布局的復雜性、尺寸和成本。當沒有5V電壓可用時，用3.3V輸入總線給負載提供大電流的效率非常地低。由此引起的過大功耗會提高穩壓器和周圍組件的結溫。其結果只有一個，就是減弱系統在壽命期內的可靠性。
解救辦法
LTM4611是一款扁平的微型模塊(μModule)降壓型開關模式DC/DC轉換器，它采用緊湊的15mm×15mm×4.32mm LGA表貼封裝。開關控制器、MOSFET、電感器和支持的元器件集成在封裝內，因而設計可簡化為僅選用少量的外部元器件。LTM4611在1.5V至5.5V(最大絕對值為6V)的輸入電壓范圍內工作，從而適用于各種電源架構，尤其是數據存儲和RAID(獨立磁盤冗余陣列)系統、ATCA(先進電信計算架構)和網絡卡應用的電源。在這類電源架構中，一個或多個常見的總線電壓是5V、3.3V、2.8V和/或2.5V。
由于配電損耗(電壓降)和相對較高的總線電流相關，總線電壓低于2.5V的情況并不常見。盡管如此，在那些在短暫或持續的電氣事件引起輸入總線電壓下降時，負載電壓又恰好需要精確調節的應用中，LTM4611可依靠1.5V輸入為其負載提供滿功率的能力卻仍然特別有利。系統總線上的瞬態事件一般會因電機、換能器、除纖顫器的運作或微控制器工作速率的提升而出現。系統分布式總線上的故障事件有可能使總線電壓下降，但仍然高于1.5V。由于LTM4611在輸入低至1.5V的情況下仍可提供滿功率，因而可考慮將其用于任務關鍵型的醫療和工業儀器(這些儀器對正常運行時間及總線電壓下降的穿越能力具有最高標準)。甚至在電源瀕臨崩潰(例如那些由公用事業智能電表負責監測的系統電源突然意外缺失)的過程中，LTM4611亦能為負載提供精確調節的電源。這種情況下非常希望有后備電池或超級電容器提供衰減電壓，盡可能長時間地供電。
LTM4611能在低至1.5V電壓下工作的另一個優勢是，隨著今天電源系統中電壓軌數量增多，印刷電路板(PCB)中銅層數目也在增多，從而有效地向負載發送(分配)功率。考慮一個假設的例子：如果不增加PCB中的銅層數目，那么將很難將分布式3.3V總線電壓發送給3.3V至1.5V和3.3V至1.2V DC/DC轉換器。現在可采用另一種方式：用一個LTM4611將3.3V總線電壓轉換為分布式1.5V銅層電壓，再采用另一個LTM4611將該1.5V銅層電壓高效地轉換為POL的1.2V電壓。結果主板上總體解決方案的尺寸相當具有吸引力，同時還無需將3.3V總線電壓發送到PCB的所有部分。在PCB制造過程中能盡量減少銅層數目則有望節省成本和材料，并有利于PCB的批量生產和可靠性的提高。
自發生偏置電源
LTM4611無需采用輔助偏置電源為其內部控制IC或MOSFET驅動電路供電，它可依靠輸入電源產生其自己的低偏置電源。該內部偏置電源使得LTM4611能夠采用低至1.5V的輸入電壓工作，從而可在所有線路電壓條件下給其功率MOSFET提供強大的柵極驅動信號，同時，也使其在使用5V、3.3V或更低總線電壓的系統中能夠實現高效率。LTM4611背后是一種降壓轉換器拓撲，該拓撲負責對其輸入電壓進行降壓，以向其輸出端提供低至0.8V的電壓和高達15A的連續電流。通過正確選擇輸入電源(取決于電源的動態特性和瞬態負載響應)和局部旁路電容，可在15A負載條件下實現一個低于0.3V的輸入至輸出電壓降。LTM4611采用一種固定頻率峰值電流模式控制降壓轉換器方案，默認的工作頻率為500kHz。也可選用電阻器引腳搭接LTM4611的PLLFLTR/Fset引腳的方法，將開關頻率調整至介于330kHz和780kHz之間，或者通過其MODE_PLLIN引腳將開關頻率同步到360kHz至710kHz的時鐘信號。
多個電源均流以提供大輸出電流
LTM4611支持4個模塊的均流，以實現輸出電流高達60A的解決方案。甚至可并聯更多的模塊以提供更高的輸出電流。電流模式控制使得模塊的均流格外可靠和易于實現，并可確保啟動、瞬態和穩態操作情況下模塊之間的均流。
與此不同，許多電壓模式模塊則是通過采用主從配置或“壓降均分”(也被稱為“負載線路均分”)來實現均流。在啟動和瞬態負載條件下，主從配置容易遭受討厭的過流跳變，而壓降均分則會導致負載調節指標下降，且在瞬態負載階躍期間幾乎無法保證優良的模塊至模塊電流匹配。
從無負載到滿負載時，LTM4611一般能提供優于0.2%的負載調節，而其在-40℃至125℃的整個內部模塊溫度范圍內的最大值為0.5%。
易于實現POL應用
圖1所示方框圖顯示，LTM4611在1.8V至5.5V的輸入范圍內工作，以高達15A的電流提供1.5V輸出。輸出電壓可用VFB和GND之間的單電阻器設定。控制環路驅動功率MOSFET和輸出電壓，以便VFB等于較低的0.8V或TRACK/SS引腳上的電壓。當該模塊的RUN引腳超過1.22V(±10%)時，TRACK/SS引腳上的軟啟動電容器CSS設定LTM4611輸出的啟動速率。CSS用于確保單調的輸出電壓波形啟動，和支持平滑上電進入預偏置輸出電壓狀態。另一個電源軌的電阻分壓器可以加到TRACK/SS引腳，以設定LTM4611輸出軌對基準電源軌一致或成比例的跟蹤。當為那些在系統上電及斷電期間具有嚴格的電源軌跟蹤要求的數字設備供電時，這項特性非常便利。
圖1：LTM4611的簡化方框圖和典型應用。
遠程采樣實現準確的POL調節
常規上，大電流低電壓FPGA、ASIC和微處理器都要求在POL終端(通常是Vdd和Dgnd引腳)上提供精確調節到標稱VOUT ±3%(或更好)的極其準確的電壓。在輸出電壓低于3.7V時，這是最難做到的。為了滿足這種調節要求，LTM4611提供了一個單位增益緩沖器，以對負載終端處的輸出電壓進行遠程檢測。
PCB中VOUT和GND銅層之間的壓降不可避免，這是由物理上存在于模塊和負載之間的電阻性分配損耗所造成的。如圖1所示，POL兩端(VOSNS+減去VOSNS-)的差分反饋信號在DIFF_VOUT端相對于該模塊的局部地SGND被重構，從而使控制環路能夠補償在模塊輸出引腳與POL器件之間的供電通路中產生的任何壓降。
LTM4611包括一個輸出電壓“電源良好”(PGOOD)指示引腳，當輸出電壓在VOUT標稱值的±7.5%以內時，該引腳提供一個邏輯高電平開漏信號；否則，PGOOD被拉至邏輯低電平。LTM4611提供折返電流限制，以保護自身和上游電源免受其輸出端故障的影響。LTM4611還包括一種輸出過壓保護功能：當輸出電壓超過標稱值的107.5%時，內部低壓端MOSFET導通，直到過壓情況清除為止。
你的系統有多環保？
DC/DC電源的轉換效率和熱管理在今日與往時同樣重要。LTM4611采用耐熱增強型LGA(焊盤網格陣列)封裝，以小焊盤布局(僅15mm×15mm)和小物理體積(僅4.32mm高，占用1cm3的空間)提供了極具吸引力的高效率。圖2顯示了LTM4611在各種輸入和輸出電壓組合情況下的效率。除了高效率之外，在給定的輸入電壓和輸出負載條件下，LTM4611的功耗曲線相對平坦。這使LTM4611的熱設計和在后續產品中的重復使用變得簡單易行，即使在電源軌電壓由于IC芯片不斷縮小而日益下降的情況下也不例外。
圖2：在不同的輸入和輸出電壓情況下，LTM4611的效率隨負載電流的變化。
就越來越多的應用而言，降低輕載時的功耗與降低重載時的功耗同等重要。在只要可能且無論何時只要可行(就能量轉換而言)的情況下，數字器件就會被有意設計成在較低功率狀態下工作，并且僅間歇性地吸取峰值功率(滿負載)，這種做法越來越普遍。LTM4611支持脈沖跳躍模式和突發模式工作。與強制連續模式工作相比，這兩種工作模式在較小的負載電流(<3A)時，可提供高得多的效率。
耐熱增強型封裝
該器件的LGA封裝允許從頂部和底部散熱，從而便于使用金屬底盤或BGA散熱器。這種外型有助于在有或沒有氣流的情況下，實現非常好的散熱。圖3顯示了LTM4611頂部的紅外(IR)熱像。圖中LTM4611將5V輸入轉換為1.5V/15A輸出，在沒有氣流的情況下，其在實驗臺上測得的功耗為3.5W。測得的最高表面溫度約為65℃。
圖3：LTM4611穩壓器從5V輸入產生1.5V/15A輸出時的頂部熱像(功耗為3.5W)。在無氣流的實驗臺上測試形成65℃的表面溫度熱區。
本文小結
LTM4611是一款微型模塊降壓型穩壓器，非常容易放入需要由低壓輸入(低至1.5V)提供大輸出電流的POL應用。在整個輸入電壓范圍內，LTM4611的效率和熱性能都很高，從而簡化了其在POL應用中的放置。LTM4611提供高達15A的輸出電流，而且可以非常容易地并聯以產生高達60A的電流。就新一代3.3V和其他系統總線架構而言，該器件有助于簡化和實現安裝在電路板上的電源解決方案。
圖4：LTM4611采用小型表貼封裝，是一個完整的低VIN DC/DC穩壓器系統。
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