LTC3372 от Analog Devices — это многоканальный импульсный DC/DC- преобразователь с высокой степенью интеграции, оптимальный для применения в автомобильных, телекоммуникационных, промышленных и других приложениях, где требуется наличие нескольких низковольтных шин и возможность преобразования нестабилизированного входного напряжения величиной до 60 В.

Введение
Микросхема LTC3372 содержит преобразователь высокого и низкого уровня напряжения и поставляется в компактном термоусиленном 48‑выводном корпусе размером 7 *7 мм. Высоковольтный понижающий контроллер микросхемы способен снизить входное напряжение величиной 60 В до запрограммированных 5 или 3,3 В. Затем преобразованное напряжение подается на входы конфигурируемого многофазного понижающего регулятора для окончательной настройки выходов LTC3372.
Низковольтная часть LTC3372 состоит из восьми параллельных силовых каскадов с максимальным значением тока на каждом до 1 А. Данные каскады могут быть сконфигурированы различными способами для обеспечения двух, трех или четырех каналов на выходе, при этом каждый канал состоит из одного-четырех каскадов в зависимости от требований к выходному току нагрузки. Всего предусмотрено до восьми различных конфигураций (рис. 1), для настройки которых необходимо установить значение выводов С1, С2, С3 в высокое положение. Высокий уровень универсальности и настройки LTC3372 позволяет разработчикам использовать одну и ту же микросхему в самых разных решениях, задействовав минимальное количество внешних компонентов и тем самым экономя пространство на печатной плате. Напряжение на выходе каждого канала LTC3372 может
принимать значение в пределах 0,8 В — LVIN, а частотный диапазон работы микросхемы составляет 1−3 МГц.

Высоковольтный контроллер преобразователя управляет внешними N‑канальными MOSFET в диапазоне 4,5−60 В и в зависимости от выбранных компонентов и их компоновки способен поддерживать ток нагрузки величиной более 20 А. Такого тока вполне достаточно для работы низковольтного регулятора и разного рода системных нагрузок. В момент, когда задействован только высоковольтный преобразователь и величина входного напряжения составляет 5 В,
ток по цепи заземления IQ в пакетном режиме (Burst Mode) без нагрузки составляет всего 15 мкА, что означает высокое значение КПД при работе на малых нагрузках. Частота работы высоковольтного контроллера достигает 1/6 от общей частоты преобразователя и устанавливается при помощи внутреннего делителя тактовых импульсов.

Компактный преобразователь на 45 Вт с пятью выходами и входным напряжением 6−60 В
На рис. 1 и 2 показана блок-схема и схема включения преобразователя LTC3372. Низковольтный регулятор, интегрированный в LTC3372, преобразует напряжение 5 В, полученное с высоковольтного контроллера (обозначение на схеме VOUT (HV)), в напряжение на выходах величиной 1 В при токе 3 А, 3,3 В при 1 А, 1,8 В при 2 А и 2,5 В при 2 А, частота переключения при этом составляет 2 МГц. Высоковольтный контроллер в свою очередь отвечает за подачу 5‑В напряжения при токе 6,5 А в систему и 3,5 А на вход регуляторов при частоте переключения 330 кГц. Диапазон входного напряжения контроллера и всей схемы преобразователя составляет 6−60 В, что позволяет организовать его работу от самых разных источников питания, таких как автомобильный аккумулятор на 12 В (скачки напряжения до 60 В), АКБ на 48 В, используемых в телекоммуникационных системах, различного рода ИБП и т. д. Благодаря высокой степени интеграции и частоте работы регулятора 2 МГц, площадь, занимаемая преобразователем на печатной плате, составляет всего 2,2 квадратных дюйма.

Как показано на рис. 1 и 2, для установки конфигурации преобразователя ABC-D‑EF-GH необходимо подать на выводы C3 и C2 сигнал низкого уровня, а на C1 — высокого, кроме того, нужно связать соответствующие узлы переключателей. При параллельном подключении силовых каскадов и максимальном токе нагрузки, равном 1 А, КПД преобразователя достигает максимума примерно при 50%-ной нагрузке. Увеличение количества каскадов в соединении позволяет повысить уровень КПД при полной нагрузке, однако при работе на средних нагрузках эффективность, наоборот, понизится. К примеру, при организации канала на 1,8 В/2 А при помощи четырех соединенных параллельно каскадов вместо двух, КПД при 50%-ной нагрузке уменьшится при работе в непрерывном режиме (FCM) (рис. 3). Однако при работе в пакетном режиме (Burst Mode) эффективность находится на высоком уровне и сохраняет свое состояние в широком диапазоне нагрузок. Так, КПД канала 1,8 В/2 А составит 82,2% или выше при токе нагрузки более 1 мА.

Мощные драйверы затвора обеспечивают напряжение на выходе высоковольтной части LTC3372, равное 5 В, КПД при этом достигает 94,6% при работе на полной нагрузке и входном напряжении 12 В и 90,9% при входном напряжении 48 В (рис. 4). Как видно на рисунке, при работе в пакетном режиме эффективность преобразователя составила 90,1% при нагрузке 1 мА и входном напряжении 12 В.

Высокий уровень интеграции в компактном корпусе
LTC3372 поставляется в термоусиленном 48‑выводном корпусе размером 7*7 мм. Среди дополнительного функционала следует отметить вывод PLL/MODE, который позволяет проводить синхронизацию микросхемы с внешним тактовым генератором или настраивать режим работы преобразователя (непрерывный, пакетный или прерывистый), что особенно актуально при работе с малой нагрузкой. Также разработчикам доступен отдельный вывод для управления сторожевым таймером, вывод TEMP для контроля температуры чипа, PGOOD для контроля работы высоковольтного преобразователя, вывод RSTB для регуляторов низкого напряжения и т. д.

Заключение
LTC3372 представляет собой универсальное решение с высокой степенью интеграции, позволяющее разработчикам выполнить преобразование высокого входного напряжения величиной 60 В до запрограммированных 5 или 3,3 В с выводом сразу на несколько каналов.
Интегрированный в микросхему монолитный регулятор низкого напряжения способен обеспечить до четырех выходов с максимальным током в диапазоне 1−4 А и минимальным значением напряжения, равным 0,8 В.