本文介绍AD公司的 LTC7050 SilentMOS 系列。这种新型的大电流负载点转换器满足了系统设计对高效、高密度、可靠功率水平日益增长的需求。

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为什么LTC7050 SilentMOS系列是优秀的选择

LTC7050可配置为两个独立的电源轨，每个电源轨具有单独的开/关控制、故障报告和电流检测输出；或者，该设备也可以配置为双相单输出转换器。LTC7051 单通道140 A功率级使用LTC7050内核设计，通过单个电感提供更高的功率密度。

LTC7050双通道单片式电源驱动器完全集成了高速驱动器和低电阻半桥电源开关，以及电气和热优化包装中的全面监控和保护电路。在适当的高频控制器的帮助下，该功率驱动器可以形成具有先进效率和瞬态响应的紧凑型大电流稳压器系统。Silent Switcher 2架构和集成自举电源支持高速切换，通过衰减输入电源或开关节点电压过冲来减少高频功率损耗，并最大限度地减少相关电源EMI。

低开关节点应力增强功率级稳定性

输入电容和功率的常规降压调节器设计MOSFET热环路之间的电感会导致开关节点出现较大的尖峰。SilentMOS LTC7050采用Silent Switcher 2技术，在LQFN封装内部集成了关键VIN解耦电容。寄生电感降低是由于热环路的缩小。此外，完全对称的布局消除了电磁场。图1比较了LTC7050布局与常规功率驱动器。，当输入电压为12时 V当输出满载时，开关节点的峰值电压仅为13 V。功率MOSFET峰值电压应力与额定电压之间有足够的余量，以确保设备的可靠性。消除了完全集成的热环路PCB布局敏感，使复杂的电磁抵消设计清晰可见。为正确测量开关节点的振铃，请使用同轴电缆将其从开关引脚焊接到本地接地，然后用匹配阻抗在示波器上测量波形。

图1. SilentMOS LTC为了最大限度地减少振铃，7050具有内部对称的小热环路，(a)显示LTC7050，(b)显示常规DrMOS模块

图2. 开关节点波形；ILOAD= 25 A/相位

高效率和先进的包装支持高功率密度

LTC7050的转换损耗很低，所以在高频设计中，与传统设计相比DrMOS模块效率更高。电源设备的电流和电压重叠时间由驱动速度决定。在多芯片DrMOS驱动速度受驱动器和功率的影响MOSFET驱动器及其电容器之间的电感限制。过快驱动MOSFET格栅极有可能导致功率器件/驱动器格栅过压和故障。另外，高di/dt由于热环路电感不容忽视，开关节点处会出现较大的尖峰。

LTC7050驱动器与功率电路集成在同一裸片上，所有栅极驱动器的电容都在包装中。由于取消了键合线，每个驱动环路中的寄生电感接近于零。与多芯片DrMOS模块相比，LTC打开和关闭7050功率器件要快得多。开关节点电压的典型上升沿短至1 ns，。一流的驱动速度大大降低了转换损耗。允许高驱动速度LTC7050有零死区时间，大大降低了二极管导通和反向恢复的损失。

精致的设计提高了高开关频率下的电源转换效率。图3显示600 kHz和1 MHz时的12 V至1.8 V转于1 MHz峰值效率超过94%。

图3. 效率和损失曲线

图4显示了600 kHz和1 MHz时的12 V至1.0 V转换效率和损失曲线。

图4. 效率和损失曲线

图4所示1 MHz设计，60 A总功率损为90%，而总功率损耗(包括电感损耗)小于7 W。LTC散热增强型57050 mm×8mm LQFN封装的热阻很低，为10.8°C/W。低损耗和低热阻抗使LTC7050可以取代两个行业标准mm×6mm DrMOS模块。图5显示了LTC7050在12 V至1 V/60 A开关频率为1MHz热图像。在整个温度范围内，壳体温升约为68°C。

图5. LTC7050的热图像

测试条件：VIN= 12 V，VOUT= 1 V，IOUT= 60 A，无气流，电路板连续运行30分钟以上。

严格的故障报警和保护系统，确保负载安全

LTC7050系列集成了一系列故障检测、报警和保护特性，以确保系统安全。

LAD中国官网TC7050是顶部和底部FET过流保护测试的过流保护。当功率器件提取流通功率FET同一裸片上的器件在瞬时电流时应匹配。单片架构确保温度和工艺偏差的影响被完全抵消，导致电流检测信号延迟的寄生效应可以忽略不计。这些内部优势支持实时、准确的电流监测和保护。无论是过电流比较器跳闸，PWM如何输入，受影响的功率器件将被锁定，FLTB将引脚拉下，向控制器报告故障，反向器件连接，将电感电流连续到零。当电流斜坡降至零时，驱动器只接受PWM信号。该保护方案防止功率级在正或负流值周围持续抖动，避免设备产生热应力。图6显示负载电流斜坡上升，直到触发正过电流保护。

图6. LTC7050的过流保护

当输入电压超过输入电压时，为了确保功率器件始终在安全工作区工作OV阈值时，LTC7050的输入过压锁定特性将迫使两个功率开关停止切换。如果功率MOSFET承载大电流并检测到OV，如上所述，反向功率器件将继续流动。

LTC7050系列控制器LTC3884)或系统监视器提供两个温度测量接口。TDIODE引脚连接到PN使用结二极管VBE方法或ΔVBE方法测量IC结温。TMON是专用引脚，行业标准8 mV/°C芯片温度的斜率报告。标准DrMOS模块将模拟温度监测与其它故障报警相结合，LTC与此不同的是，7050TMON芯片温度至少为150°C时才被拉至VCC。在其他故障情况下，当FLTB当泄漏输出降低时，TMON芯片温度将继续报告。单片架构使TDIODE和TMON能很好地反映功率器件的温度。在多相位系统中使用多个功率级时，TMON引脚可以连接起来报告最高温度。

将自举二极管和自举电容器集成到包装中，可以消除对升压引脚的需求和自举驱动器意外短路的可能性。自举驱动器的电压将继续在内部进行监。如果电压低于欠压阈值，关闭顶部FET避免导通损失过大。

结论

LTC7050 SilentMOS单片式大电流智能功率驱动器是高频负载点应用的优秀解决方案。集成热环路的对称布局带来了许多好处。外部部件较少，PCB材料小，材料成本低。低开关节点振铃提高了设备的可靠性。与开关相关的损耗很低，因此可以在高开关频率下实现高效率，并允许使用小电感；由于闭环带宽较高，输出电容的尺寸也可以较小。在各种故障条件下，全面的监控和保护特性可以保护昂贵的负荷。