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电源工业
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41 2023 年 12 月
总第 269 期
表1.LT3041后置调节LT8648S,不使用VIOC
表2.LT3041后置调节LT8648S,使用VIOC
图7.评估板连接。
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
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2器件LT8648S的评估套件下游。该开关转
换器的FB引脚稳压值约为600 mV,当FB引脚和VIOC
引脚相连接时,LDO稳压器上的电压差约为600 mV。
LT8648S评估套件产生5 V输出电压,LT3041评估套件
输出3.3 V。以下部分比较了该系统不使用VIOC和使用
VIOC时的性能。每个实验都使用来自电源的12 V DC为
LT8648S供电。实验结果如表1和表2所示。
在第一个实验中,VIOC引脚未连接,开关转换器
将电压调节至接近5 V来为LDO稳压器供电。表1显示
LDO稳压器的效率约为67%,这与图3中预期的相同,
因为LDO稳压器的主要功能是对开关转换器的输出进行
后置调节。虽然该解决方案可产生干净的电源轨,但效
率低下。如前所述,效率低下的原因是LDO稳压器因电
压差而消耗大量功率。
在第二个实验中,LT8648S和LT3041之间的VIOC
连接导致开关电源将其输出电压调节至VOUT(LDO) +
VVIOC。当VIOC引脚连接到反馈引脚时,VVIOC = VFB =
600 mV。LT3041的VOUT为3.3 V,因此LDO稳压器的
输入电压结果约为3.9 V。表2显示了所产生的LDO稳压
器输入电压。
具有VIOC功能的LT3041成功降低了LDO稳压器上
的电压差,从而提高了效率。VIOC引脚不是传递来自
开关转换器的5 V信号,而是强制开关转换器产生约3.9
V的电压。通过VIOC连接,LDO稳压器压差降至约600
mV,而其他实验则有1.7 V的电压差。LDO稳压器的输
入电压降低后,效率达到约84%(如表2所示),与之
前的实验相比,效率提高了17%,功耗降低了2.7倍。尽
管这两个系统输出相同的功率,但功耗却有很大差异。
对于任何给定负载,使用VIOC的LDO稳压器的性能将
优于不使用VIOC的LDO稳压器。借助VIOC,系统能够
为LDO稳压器提供理想的电压。
VIOC和开关转换器反馈引脚之间的连接并不能
保证实现VIOC的省电优势。VIOC可以降低但不能提
高开关转换器的输出电压。遵循不等式VOUT(SWITCHER) >
VOUT(LDO) + VVIOC可确保VIOC带来省电的好处。如果违反
上述不等式,则LT3041仍会调节其输出电压,但不会优
化开关转换器的输出电压。
以下实验是系统突破其临界值以确保省电的示例。
在此测试中,LDO稳压器的输出电压发生变化,产生
标称4.32 V输出。从表3可以看出,VOUT(LDO) + VVIOC尚未
超过开关转换器的5 V稳压输出电压,这使得VIOC能够
进行省电方面的优化。请注意,开关稳压器提供的输入
电压满足VIN(LDO) = VOUT(LDO) + VVIOC。此外,LDO稳压器
通过VIOC保持约600 mV的压降。如果不使用VIOC,
LDO稳压器将传递约5 V的输入电压。表4显示了不使
用VIOC的系统,开关转换器输出为5 V。请注意,LDO
稳压器的输入电压比表3中的值更接近5 V。虽然采用
VIOC的LDO稳压器的效率略有提高,但表3和表4中的
数据表明,VIOC会降低功耗,即使幅度较小。
表3.LT3041后置调节LT8648S,使用VIOC
表4.不使用VIOC的输入电压
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%