研 | 究 | 探 | 討
電源工業(yè)
www.powermagazine.cn
41 2023 年 12 月
總第 269 期
表1.LT3041后置調(diào)節(jié)LT8648S,不使用VIOC
表2.LT3041后置調(diào)節(jié)LT8648S,使用VIOC
圖7.評估板連接。
IOUT (A) VIN LDO (V) VOUT LDO
(V) VIOC (V) PD LDO
(mW) LDO效率
0.1 4.981 3.310 1.667 167 66.4
0.5 4.948 3.308 1.629 815 66.8
1 4.904 3.306 1.577 1577 67.4
IOUT (A) VIN LDO (V) VOUT LDO
(V) VIOC (V) PD LDO
(mW) LDO效率
0.1 4.96 4.33 .607 62.2 87.4%
0.5 4.94 4.33 .581 305.2 87.6%
1 4.90 4.33 .561 559.8 88.5%
IOUT (A) VIN LDO (V) VOUT LDO
(V) VIOC (V) PD LDO
(mW) LDO效率
0.1 3.926 3.309 0.610 61.02 84.3
0.5 3.904 3.308 0.584 291.89 84.7
1 3.901 3.306 0.575 574.70 84.7
Switcher?
2器件LT8648S的評估套件下游。該開關(guān)轉(zhuǎn)
換器的FB引腳穩(wěn)壓值約為600 mV,當(dāng)FB引腳和VIOC
引腳相連接時,LDO穩(wěn)壓器上的電壓差約為600 mV。
LT8648S評估套件產(chǎn)生5 V輸出電壓,LT3041評估套件
輸出3.3 V。以下部分比較了該系統(tǒng)不使用VIOC和使用
VIOC時的性能。每個實驗都使用來自電源的12 V DC為
LT8648S供電。實驗結(jié)果如表1和表2所示。
在第一個實驗中,VIOC引腳未連接,開關(guān)轉(zhuǎn)換器
將電壓調(diào)節(jié)至接近5 V來為LDO穩(wěn)壓器供電。表1顯示
LDO穩(wěn)壓器的效率約為67%,這與圖3中預(yù)期的相同,
因為LDO穩(wěn)壓器的主要功能是對開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出進行
后置調(diào)節(jié)。雖然該解決方案可產(chǎn)生干凈的電源軌,但效
率低下。如前所述,效率低下的原因是LDO穩(wěn)壓器因電
壓差而消耗大量功率。
在第二個實驗中,LT8648S和LT3041之間的VIOC
連接導(dǎo)致開關(guān)電源將其輸出電壓調(diào)節(jié)至VOUT(LDO) +
VVIOC。當(dāng)VIOC引腳連接到反饋引腳時,VVIOC = VFB =
600 mV。LT3041的VOUT為3.3 V,因此LDO穩(wěn)壓器的
輸入電壓結(jié)果約為3.9 V。表2顯示了所產(chǎn)生的LDO穩(wěn)壓
器輸入電壓。
具有VIOC功能的LT3041成功降低了LDO穩(wěn)壓器上
的電壓差,從而提高了效率。VIOC引腳不是傳遞來自
開關(guān)轉(zhuǎn)換器的5 V信號,而是強制開關(guān)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生約3.9
V的電壓。通過VIOC連接,LDO穩(wěn)壓器壓差降至約600
mV,而其他實驗則有1.7 V的電壓差。LDO穩(wěn)壓器的輸
入電壓降低后,效率達到約84%(如表2所示),與之
前的實驗相比,效率提高了17%,功耗降低了2.7倍。盡
管這兩個系統(tǒng)輸出相同的功率,但功耗卻有很大差異。
對于任何給定負載,使用VIOC的LDO穩(wěn)壓器的性能將
優(yōu)于不使用VIOC的LDO穩(wěn)壓器。借助VIOC,系統(tǒng)能夠
為LDO穩(wěn)壓器提供理想的電壓。
VIOC和開關(guān)轉(zhuǎn)換器反饋引腳之間的連接并不能
保證實現(xiàn)VIOC的省電優(yōu)勢。VIOC可以降低但不能提
高開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。遵循不等式VOUT(SWITCHER) >
VOUT(LDO) + VVIOC可確保VIOC帶來省電的好處。如果違反
上述不等式,則LT3041仍會調(diào)節(jié)其輸出電壓,但不會優(yōu)
化開關(guān)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
以下實驗是系統(tǒng)突破其臨界值以確保省電的示例。
在此測試中,LDO穩(wěn)壓器的輸出電壓發(fā)生變化,產(chǎn)生
標(biāo)稱4.32 V輸出。從表3可以看出,VOUT(LDO) + VVIOC尚未
超過開關(guān)轉(zhuǎn)換器的5 V穩(wěn)壓輸出電壓,這使得VIOC能夠
進行省電方面的優(yōu)化。請注意,開關(guān)穩(wěn)壓器提供的輸入
電壓滿足VIN(LDO) = VOUT(LDO) + VVIOC。此外,LDO穩(wěn)壓器
通過VIOC保持約600 mV的壓降。如果不使用VIOC,
LDO穩(wěn)壓器將傳遞約5 V的輸入電壓。表4顯示了不使
用VIOC的系統(tǒng),開關(guān)轉(zhuǎn)換器輸出為5 V。請注意,LDO
穩(wěn)壓器的輸入電壓比表3中的值更接近5 V。雖然采用
VIOC的LDO穩(wěn)壓器的效率略有提高,但表3和表4中的
數(shù)據(jù)表明,VIOC會降低功耗,即使幅度較小。
表3.LT3041后置調(diào)節(jié)LT8648S,使用VIOC
表4.不使用VIOC的輸入電壓
IOUT (A) VIN LDO (V) VOUT LDO (V) LDO效率
0.1 4.989 4.34 86.9%
0.5 4.987 4.34 87.0%
1 4.982 4.34 87.1%