自動車、産業、汎用、またはGSM電源を設計する場合、適切な降圧スイッチング レギュレータを選択することが重要です。この記事では、超低EMI性能を実現する ADI の65V、8A同期降圧モノリシック レギュレータのLT864Xシリーズについて説明します。
導入
LT8645S、LT8646S、およびLT8645S-2は、8A出力をサポートできる65V同期降圧モノリシック レギュレータです。Silent Switcher® アーキテクチャにより、レイアウトに関係なく優れたEMIパフォーマンスが実現します。LT8646Sは、過渡応答を最適化するためのRC外部補償機能を備えています。
広い入力範囲と高い出力電流のモノリシックソリューション
48Vバス システム用の降圧コンバータを設計する場合、電源エンジニアは、はるかに小型のモノリシック レギュレータ (内部MOSFET) よりもコントローラ ソリューション (外部MOSFET) を選択する傾向があります。これは、このような高い入力電圧を処理できるモノリシック レギュレータはほとんどなく、ほとんどが5A未満の出力電流に制限されているためです。LT8645S/LT8646S/LT8645S-2モノリシック レギュレータは、この常識を打ち破ります。
LT8645S/LT8646S/lt8645S-2の65V入力、高電流モノリシックSilent Switcher降圧レギュレータは、3.4V ～ 65Vの広い入力電圧範囲に対応し、最大8Aの出力電流をサポートします。図1 は、LT8645Sソリューションを使用した8Aでの完全な12V出力を示しています。LT8645Sは内部補償を使用しているため、外部コンポーネントの数が少なくなり、設計が簡素化されます。バイパス コンデンサの統合により、ソリューション全体のサイズがさらに最小限に抑えられます。図2 は、このソリューションの効率が97% に達することを示しています。
図1. 400 kHzでLT8645Sを使用した12 V、8 Aアプリケーション。
図2. LT8645S 12 V/8 A出力効率 図1 設計。
高速過渡応答と超低EMI
特定のアプリケーションに対してLT8646Sの過渡応答を最適化するには、VCピンの抵抗器1個とコンデンサ1個の2つの外部コンポーネントのみが必要です。図3 は5V/8A出力のLT8646Sソリューションを示し、 図4 は最適化された補償による負荷過渡応答を示しています。
図3. 拡散スペクトラム モードが有効になっている超低EMI LT8646S 5 V、8 A降圧コンバータ。
図4. LT8646S 12 Vから5 V、2 A負荷ステップ過渡現象、 図3 (fSW = 2 MHz) の設計。
このソリューションでは、スイッチング周波数が2MHzに設定されており、小型の1μHインダクタを使用できます。LT8645S/LT8646S/LT8645S-2は、高速ピーク電流モード アーキテクチャにより、過負荷または短絡状態時にインダクタの飽和にも安全に耐えることができます。したがって、長時間の過負荷や短絡を防止する必要がない限り、過電流過渡現象を考慮してインダクタを大型化する必要はありません。
LT8645S/LT8646S/LT8645S-2はどちらも、分割ホット ループと統合バイパス コンデンサを組み合わせたSilent Switcherアーキテクチャを使用しています。その結果、EMIパフォーマンスはレイアウトに左右されなくなり、超低EMIを必要とするアプリケーションにおいてエンジニアはこの設計上の懸念から解放されます。図5 は、 図3に示すソリューションを使用したCISPR 25放射EMIテストの結果を示しています。フェライトビーズとコンデンサフィルターを使用すると、回路は厳しいCISPR 25クラス5制限を通過できます。
図5. LT8646S CISPR 25放射エミッション テスト 図3 設計 (14 V入力、4 Aで5 V出力、fSW = 2 MHz)。
最小オン時間が短く、降圧比が高い
LT8645S、LT8646S、およびLT8645S-2は、最小オン時間がわずか40nsであるため、2MHzという高いスイッチング周波数でも高い降圧比をサポートできます。たとえば、2MHzで48Vを5Vに変換するには52nsのオン時間が必要ですが、ほとんどのコンバータでは達成できません。この降圧比を実現するには、通常、エンジニアが2段コンバータ (中間電圧を使用) を使用する必要がありますが、LT8645Sおよび8646Sモノリシック レギュレータでは、この変換をスタンドアロンで実行できるため、電源のサイズと複雑さが軽減されます。
図6 は、1MHzのスイッチング周波数で動作するLT8645Sを使用して、30Vの入力に対して1.8Vで8Aの出力ソリューションを示しています。スイッチ サイクルのスキップが許容される場合、入力は絶対最大定格の65 Vまで上昇できます。出力が3.1V未満の場合は、LT8645SのBIASピンを3.1Vより高い外部ソース (つまり3.3Vまたは5V) に接続して効率を向上させることができます。
図6. LT8645S 1 MHz 1.8 V/8 Aアプリケーションは、65 V入力過渡で動作します。
結論
LT8645S、LT8646S、およびLT8645S-2 8A同期超低EMIモノリシック スイッチング レギュレータは、小型の6mm × 4mm LQFNパッケージで提供されます。特許取得済みのSilent Switcher 2アーキテクチャは、EMI放出が非常に低く、効率が高く、ソリューションの設置面積がコンパクトです。入力は最大65Vになります。最小オン時間は40nsなので、2段階の変換を必要とせず、直接低電圧出力に対して高い降圧比を実現します。
表1. LT8645S、LT8646S、LT8645S-2の比較