LTC1705 双550kHz同步 开关调节器控制器 5位VID和150mA LDO(一)

元器件信息   2022-11-18 10:32   158   0  

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特征

三个调节输出:核心、I/O和CLK合一

集成Intel Mobile 5位VID DAC

无外部电流检测电阻器

全N沟道外部MOSFET结构

550kHz开关频率将外部

部件尺寸和成本

集成150mA LDO线性调节器

出色的直流精度:铁芯1.25%,输入/输出2%以及CLK供应

PGOOD Flag监控所有三个输出

负载电流范围宽,效率高

低关断电流:<100μA切换器缺相运行,以尽量减少CIN

小型28针窄SSOP封装

应用程序

Intel的完整电源控制器

移动奔腾处理器

Intel Mobile Pentium Core、I/O、时钟电源

多逻辑电源发电机

说明

LTC®1705是一个完整的电源控制器英特尔移动奔腾处理器。它包括两个开关调节器控制器,每一个都设计用来驱动一对N沟道mosfet采用电压模式反馈,同步buck结构,提供核心和I/O供应品。核心控制器包括一个5位DAC符合Intel Mobile VID规范。IC也包括一个低压差线性调节器(LDO),可提供高达150毫安的输出电流,以提供CLK电源。LTC1705使用恒定频率550kHz PWM架构,最小化外部组件大小和以及优化负载瞬态性能。它在其核心输出提供优于1.25%的直流精度,在I/0和CLK输出时为2%。高性能反馈回路允许电路保持总输出在所有瞬态条件下,调节在±5%范围内。安开路漏极PGOOD标志表示所有三个输出在其规定值的±10%范围内。关闭电路如果RUN/SS引脚被拉至接地。在这种模式下,LTC1705电源电流下降小于100μA。

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电源电压

VCC、PVCC、VINCLK 6伏

BOOSTC,BOOSTIO 12伏

BOOSTC–SWC,BOOSTIO–SWIO 6伏

输入电压

SWC、SWIO –1V至6V

SENSEC、FBC、FBIO、视频–0.3V至(VCC+0.3V)

好的,跑步/SS,

IMAXC,IMAXIO至3伏(Vc3V)

峰值输出电流<10μs

TGC、BGC 5A级

TGIO、BGIO 1.25安

工作温度范围(注2)–40°C至85°C

储存温度范围–65°C至150°C

铅温度(焊接,10秒)300摄氏度

电气特性

表示适用于整个工作温度范围的规格,否则规格为TA=25°C。

VCC=PVCC=升压=5V,VINCLK=3.3V,除非另有规定。(注3)

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电气特性

表示适用于整个工作温度范围的规格,否则规格为TA=25°C。

VCC=PVCC=升压=5V,VINCLK=3.3V,除非另有规定。(注3)

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注1:绝对最大额定值是指超过寿命的值设备可能受损。

注2:LTC1705保证满足性能规范从0°C到70°C。规格在-40°C到85°C之间工作温度范围由设计、表征和关联确定统计过程控制。

注3:所有进入器件引脚的电流都是正的;所有从器件输出的电流都是正的引脚为负。除非另有规定,否则所有电压均参考接地明确规定。

注4:PVCC和BVCC(VBOOST–VSW)必须大于VGS(ON)外部MOSFET确保正常运行。

注5:正常运行时的供电电流以电流为主需要对外部MOSFET的电容进行充放电盖茨。此电流随电源电压和外部选择而变化莫斯费茨。

注6:关闭时的电源电流由外部MOSFET控制漏电,可能明显高于静态电流特别是在高温下。

注7:设计保证,不经试验。

注8:失压是最小输入输出电压在规定输出电流下保持调节所需的差分。在dropout中,输出电压将等于VINCLK–VDROPOUT。

注9:每个连接到VID输入端的内部上拉电阻器都有一个串联二极管连接到VCC,以允许输入电压高于VCC供应时无损坏或夹紧。(见方框图。)

注10:核心反馈电压精度由VSENSE保证输出电压精度试验

典型性能特征

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引脚功能

IMAXIO(引脚1):I/O电源电流限制设置。IMAXIO管脚设置I/O的电流限制比较器阈值控制器。如果底部MOSFET的电压下降,QBIO,超过了IMAXIO处的电压值I/O控制器进入电流限制。IMAXIO引脚有一个内部10μA电流源上拉,允许电流通过单个外部电阻器设置至PGND的阈值。开尔文将这个电流设定电阻器连接到QBIO公司。参考电流限制编程章节有关选择RIMAX值的更多信息。

PVCC(引脚2):驱动器电源输入。PVCC提供为BGC和BGIO输出驱动器供电。PVCC必须连接到足够高的电压以完全打开外部MOSFETs QBC和QBIO。PVCC一般应直接连接到VIN,主系统5V电源。PVCC需要至少10μF旁路电容器直接PGND。

BOOSTC(引脚3):核心控制器顶部门驱动器电源。BOOSTC引脚为浮动TGC驱动器供电。使用1μF电容器将增压器旁路至SWC。外部的肖特基二极管从VIN到BOOSTC创造了一个完整的浮充泵在升压泵供电。没有其他的需要外部供应。皮福CTIO S

BGC(引脚4):核心供应底门驱动器。BGC引脚驱动底部N通道的栅极同步开关MOSFET,QBC。BGC的设计目的是栅电容高达10000pF。如果SS/RUN变低,BGC变低,关闭QBC。

TGC(引脚5):堆芯供给上浇口驱动。TGC引脚驱动顶部N沟道MOSFET的栅极。这个TGC驱动程序从BOOSTC引脚获取电源并返回它连接到SWC引脚,为QTC提供真正的浮动驱动。TGC公司设计用于驱动高达10000pF的栅极电容。如果RUN/SS变低,TGC变低,转向离开QTC。

SWC(引脚6):核心电源交换节点。连接SWC到核心转换器的开关节点。TGC司机地面返回至SWC,向顶部N沟道MOSFET开关,QTC。SWC处的电压通过电流限制比较器与IMAXC进行比较,而底部MOSFET,QBC,开启了。

PGND(引脚7):电源接地。BGC和BGIO驱动程序回到这个别针。将PGND连接到高电流接地靠近外部mosfet源的节点QBC和QBIO,以及VIN和VOUT旁路电容器

IMAXC(引脚8):核心电源电流限制设置。见IMAXIO。

SS(软启动9):将RUN/SS拉至GND外部最终关闭LTC1705并关闭所有外部MOSFET开关。静态供电电流下降低于100μA。从RUN/SS到GND控制的电容器核心和I/O输出的开启时间和上升率通电时的电压。在运行/SS时,内部3μA电流源上拉将开启时间设置为大约300ms/μF。

COMPC(引脚10):核心控制器回路补偿。COMPC引脚直接连接到核心控制器误差放大器与PWM输入比较器。在COMPC引脚之间使用RC网络以及FBC引脚来补偿反馈回路最佳瞬态响应。

FBC(引脚11):核心控制器反馈输入。连接核心控制器的环路补偿网络。FBC内部连接到VID电阻网络进行设置核心输出电压。

GND(引脚12):信号接地。所有内部低功耗电路返回GND引脚。连接至低阻抗接地,与PGND节点分离。所有反馈、补偿和软启动连接应返回GND。GND和PGND只应在单点,靠近PGND引脚和负极板VIN旁路电容器。

SENSEC(引脚13):核心控制器输出感应。连接致VOUTC

VID0至VID4(引脚14至18):VID编程输入。这些是逻辑输入,用于在堆芯供应至预先编程值(见表1)。视频4是MSB,VID0是LSB。VID选择的代码输入符合Intel Mobile VID规范。任何VID代码转换都会迫使PGOOD降低20μs。每个VID管脚在串联二极管(见方框图)。

VCC(引脚19):电源输入。所有内部电路但是输出驱动器是由这个引脚供电的。将VCC连接到低噪声5V电源,并绕过引脚接地,至少10μF电容器靠近LTC1705。

FBIO(引脚20):输入/输出控制器反馈输入。连接FBIO通过一个电阻分压器网络来设置输出电压。同时,连接回路补偿I/O控制器到FBIO的网络。

COMPIO(引脚21):I/O控制器回路补偿。

PGOOD(引脚22):电源良好。PGOOD是一条明渠逻辑输出。如果三种电源中有任何一种,PGOOD都会拉低输出超出调节范围(参见核心、I/O和CLK阈值的电气特性表)。外部的PGOOD需要上拉电阻器,以允许其摆动肯定的。

VOUTCLK(引脚23):时钟电源输出。VOUTCLK是内部线性时钟电源调节器的输出节点。VOUTCLK在2.5V输出功率下提供高达150mA的电流CPU时钟电源。以至少2.2μF绕过VOUTCLK电容器接地(参考VCLK线性调节器第节)。如果RUN/SS变低,VOUTCLK调节器关闭。

VINCLK(引脚24):时钟电源输入。VINCLK是输入内部线性CLK电源调节器的端子。将VINCLK连接至3.3V电源,以最大限度地提高效率。文斯克可以连接到5V电源,但是VOUTCLK调节器减小。用10μF绕过VINCLK电容器接地。

SWIO(引脚25):I/O控制器交换节点。见SWC。

TGIO(引脚26):I/O控制器顶门驱动器。见TGC。TGIO通常设计为驱动高达2000pF的栅极电容。

BOOSTIO(引脚27):I/O控制器顶门驱动器电源。见BOOSTC。

BGIO(引脚28):I/O控制器底门驱动器。见BGC。BGIO的设计通常可以驱动高达2000pf的栅极电容。

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LTC1705包括两个降压(降压)电压模式反馈开关调节器控制器和一个低线性调节器。三个输出被设计成为Intel移动设备的核心、I/O和CLK供电奔腾系统。每个开关调节器控制器em采用一个同步交换结构,其中两个每个通道的外部N沟道mosfet。芯片通过低压输入电源(最大6V)工作,并且提供高功率、高效率、精确调节输出电压。LTC1705的几个特点使其特别适合微处理器电源调节。核心供应的产出调节非常紧张,具有初始精度和直流线路及负载调节性好大于1.25%。包括瞬态响应的总调节在3.5%以内,电路设计合理。这个550kHz开关频率和高速内部反馈放大器允许使用物理小,低在不影响性能的情况下重视外部组件。板载5位DAC设置核心输出电压,符合Intel Mobile VID规范(表1)。800mV内部基准允许调节输出电压低至800mV,无外部电平转换放大器。线性调节器控制一个内部P沟道MOSFET,可以提供超过150mA的输出电压为2.5V时的电流。功率良好(PGOOD)当所有三个输出都在时,标志变高法规。

2步转换

“2步”结构使用一个主调节器来转换输入电源(电池或交流线电压)中间电源电压,通常为5V。这种中间电压然后电压被转换成低电压、高电流使用辅助调节器(如LTC1705)的系统所需的电源。两步转换消除了需要一个转换器来转换高输入电压输出电压很低,通常是一个笨拙的设计挑战。它也很自然地融入了继续使用5V电源为其电路部分供电或随着新电路设计的转变,可提供超过5V的容量低电压供电的电流负载。典型的两级系统中的每个调节器都保持相对较低的降压比(5:1或更低),以较高的速度运行效率,同时保持合理的工作循环。在相比之下,一个调节器从高1.xV输出的输入电压必须在狭窄的占空比,要求在外部组件值上进行权衡,同时降低效率和传输响应。效率损失可以超过两步解决方案。使计算更加复杂的是事实上,许多系统关闭中间5V电源的总电源,绕过低压电源。使用LTC1705的两步解决方案通常匹配或超过单步解决方案并提供额外的好处改善瞬态响应,减少PCB面积和简化电源跟踪路由。

两级调节也可以在热能方面获得优势管理层。LTC1705部分的功耗一个2步电路比一个典型的1步转换器,即使在1步转换器总效率比两步法高。在一个典型的微处理器核心电源调节器,例如,调节器通常位于中央处理器。在一步式设计中核心调节器位于已经很热的CPU旁边,加剧热管理。在两步LTC1705中设计,相当大比例的功率损失在核心调节系统发生在5V电源中通常位于远离CPU的地方。热损失的能量在LTC1705部分系统相对较低,尽量减少CPU附近的附加热量。

快速瞬态响应

LTC1705核心和I/O电源使用快速20MHz GBW运算放大器作为误差放大器。这允许补偿网络设计中有多个极点和零点与典型的通用汽车反馈相比,配置更加灵活放大器。放大器的高带宽,耦合开关频率高达550kHz外部电感器和输出电容值,允许非常高的环路交叉频率。另外,一个典型的LTC1705电路在1μH量级,允许非常快的di/dt转换速率。结果与传统的解决方案相比,具有优越的瞬态响应。

高效率

LTC1705核心和I/O电源使用同步降压(buck)架构,每个输出有两个外部N通道mosfet。一个漂浮的上部组块驾驶员和一个简单的外部电荷泵提供全门驱动每个上部MOSFET。电压模式反馈回路和MOSFET VDS电流限制感测电路需要外部电流感应电阻,消除外部元件和相应的功率损耗在大电流路径上。正确设计的电路使用低栅电荷mosfet能够提高效率在广泛的输出电压范围内超过90%负载电流。

视频编程

LTC1705包括一个机载反馈网络根据Intel Mobile VID规范(表1)。这个网络包括一个连接在SENSEC和FBC和连接在FBC之间的可变值电阻器和GND,数字代码设置的值出现在VID4:0引脚。将SENSEC连接到VOUTC,以允许监测输出电压的网络。没有额外的反馈元件需要设置核心控制器的输出电压,尽管回路补偿组件仍然是必需的。每个VIDn引脚包括内部30k上拉电阻,允许它浮动高,如果左没有联系。上拉VCC连接电阻器二极管(见方框图),允许VIDn引脚拉到VCC上方,没有损坏。请注意,代码01111和11111由Intel定义指示“无CPU存在”,在VOUTC(分别为1.25V和0.9V)。另外,请注意LTC1705上的I/O和CLK输出未连接到VID电路和工作独立于核心控制器。

线性调节器和热关机

LTC1705 CLK输出是一种易于使用的单片LDO。VINCLK引脚为调节器和内部P沟道MOS晶体管提供2.5V输出。外部10μF电容器频率补偿线性调节器反馈回路。CLK公司输出有短路保护和内置热关闭电路关闭所有三个调节器输出LTC1705结温是否超过155°C。

交换架构细节

LTC1705双开关调节器控制器包括两个独立的调节器通道。两种转换调节器控制器及其相应的外部组件相互独立地与普通输入旁路电容器例外。这个RUN/SS和PGOOD引脚也会影响两个通道。在在讨论之后,当一个pin被引用时提到涉及哪一方,这一讨论适用对两边都一样。

交换体系结构

LTC1705的每一半都设计为作为同步降压变换器(图1)。每个通道包括两个大功率MOSFET栅极驱动器来控制外部N沟道mosfet QT和QB。核心驱动因素具有0.5Ω的输出阻抗,可以很好地通过峰值电流高达5A至快速旋转大型MOSFET栅极。I/O驱动器有2Ω输出阻抗。外部mosfet连接在一起当QT的漏极连接到输入电源和交换节点SW处的QT源。QB是同步整流器,其漏极位于SW,源极位于PGND。开关连接到电感器的一端,另一端末端连接到VOUT。输出电容器连接从VOUT到PGND。当开关循环开始时,QB关闭,QT关闭打开了。SW几乎立即上升到VIN和电感器电流开始增加。当脉宽调制脉冲结束,QT关闭,一个非重叠间隔,QB打开。现在SW下降到PGND和电感器电流减少。循环会随着下一个滴答声重复主时钟。每种模式花费的时间百分比由PWM信号的占空比控制转向由反馈放大器控制。主人时钟以550kHz的频率运行,并每隔一次打开QT1.8μs。在典型应用中,输入为5V,输入为1.5V输出,占空比设置为1.5/5 100%或30%通过反馈回路。这将使QT的接通时间约为540ns,QB的接通时间约为1.26μs。这种恒定频率的操作带来了一些利益。感应器和电容值可以选择考虑到精确的工作频率和反馈回路组件可以同样严格地指定。电路产生的噪声总是在已知的550kHz频率的频段保持455kHz中频频段无干扰。次谐波振荡和斜率补偿,常见的头痛恒频电流模式开关在电压模式设计中不存在,如LTC1705。在QT开启期间,其源(SW引脚)位于车辆识别号。VIN也是LTC1705的电源。然而,QT需要在其门上安装VIN+VGS(ON)来实现mini-mum-RON。这给LTC1705 it带来了一个问题需要在TG高于其最高电源电压。为了实现这一点,TG驱动程序从浮动供给中流出,带有负供给连接到开关和它的电源在升压。这个允许它在QT源上下摆动。在与一个简单的外部电荷泵组合(图2) ,这使得LTC1705能够完全增强QT门不需要额外的,更高的电源电压。LTC1705的两个通道从一个公共时钟,相位选择为距核心180°侧到I/O侧。这会使输入端看到的开关脉冲频率旁路电容器,降低电容器和减小所需值。

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反馈放大器

LTC1705的每侧都感应到带内部反馈运算放大器的输出电压(见方框图)。这是一个真正的低阻抗输出运算放大器,85dB开环增益和20MHz增益带宽乘积。正极输入在内部连接到800mV参考,而负输入连接到FB别针。输出连接到COMP,后者依次连接连接到软启动电路并从那里连接到PWM发生器。与许多使用电阻分压器连接到高阻抗反馈输入的调节器不同,LTC1705设计为使用反向求和放大器拓扑结构,FB引脚配置为虚拟接地。这个允许灵活选择极点和零位提供简单的通用汽车配置。尤其是允许使用“类型3”补偿,它提供在LC极频率和显著的提高环路相位裕度(见图3)。注意LTC1705的核心侧包括内部组件R1和RBVID DAC电路的一部分

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