本文說明如何將3 A LT3033極低壓差穩壓器(VLDO)並聯產生3 A以上電流並改善散熱情況。利用LT3033的內置輸出電流監測功能可以簡化並聯電路的設計，實現均流。

 

LT3033的輸入電壓範圍是1.14 V至10 V， 輸出電壓可低至0.2 V，負載電流可達3 A。在滿負載時的壓差僅95 mV。工作時靜態電流為1.8 mA，關斷時降至22μA。可由用戶設定的限流功能和熱保護使其具有高電流、低電壓應用所必需的魯棒性。

 

參考設計：3 A、單VLDO應用

 

圖1顯示LT3033通過1.2V輸入電源提供0.9V


、3A的輸出。IN和OUT引腳需要至少10 μF的極低ESR陶瓷電容，以保持穩定性。在VOUT和ADJ引腳之間增加一個前饋電容(CFF)，可改善瞬態響應並降低輸出電壓噪聲。在REF/BYP引腳到GND之間設置10 nF旁路電容通常可在10 Hz至100 kHz帶寬內將輸出電壓噪聲降至60 μV rms，並軟啟動基準電壓源。調節所需的最小輸入電壓等於調節輸出電壓VOUT加上壓差或1.14 V
，取其較大值。演示板見圖2。

 

圖1.LT3033典型應用。

 

圖2.LT3033演示板。

 

客戶可以通過在ILIM引腳與GND之間連接一個電阻自行設定限流值，在寬溫度範圍內精度可達±12%。當輸入與輸出的差分電壓超過5 V時，具有折返功能的內部限流會替代外部限流。

 

LT3033通過測量IMON到GND的電阻電壓來實現輸出電流監測。IMON引腳是芯片內部PNP的集電極，它以1:2650的比率鏡像LT3033輸出PNP的電流。當電阻電壓不高於VOUT–400 mV時，它與輸出電流成正比。

 

該輸出電流監測功能有助於實現多個LT3033的均流。

 

盡管LT3033的尺寸很小，但它仍然集成了許多保護功能

，包括具有折返功能的內部限流、熱限製、反向電流和電池反接保護。

 

兩個LT3033並聯用於6 A應用

對於需要3 A以上電流的應用，可以利用其電流監測功能將多個LT3033並聯。圖3顯示兩個LT3033以及兩個2N3904 NPN器件通過並聯，以產生1.5 V
、6 A輸出。每個器件的IN引腳和OUT引腳分別相連。一個LT3033充當主器件

，控製另一個LT3033從器件。

 

將IMON引腳與NPN電流鏡組合使用，可創建一個簡單的放大器。該放大器將電流注入LT3033從器件的反饋分壓器中，強製使每個LT3033的IMON電流相等。100 Ω電阻可在滿負載條件下提供113 mV的發射極負反饋，以確保良好的電流鏡匹配。LT3033從器件的輸出電壓設置為1.35 V，比電路輸出低10％，以確保LT3033主器件掌握控製權。LT3033從器件的反饋電阻拆分成多個區段，以確保為從器件的NPN提供足夠的裕量。從器件的IMON引腳上添加了一個10 nF電容和5.1 kΩ電阻的組合
，對反饋環路進行頻率補償。

 

盡管該電路可以提供6 A的負載電流
，但由於兩個NPN器件之間的失配導致電路板上熱量分布不均勻，從而限製了均流精度。使用匹配的單芯片晶體管（例如，ADI公司的MAT14）來代替兩個分立式NPN器件，可以獲得更高的均流精度。MAT14是一款四通道單芯片NPN晶體管，具有出色的參數匹配性能。其最大電流增益匹配為4%。

 

圖4比較了使用分立式和匹配的NPN器件時每個LDO穩壓器的相應輸出電流。與2N3904相比
，MAT14電流鏡的電流失配率從5.3%降至1.6%。

 

圖3.兩個LT3033並聯。

 

圖4.通過使用匹配的MAT14單芯片四通道三極管和並聯LDO穩壓器，降低了均流失配。

 

圖5.采用MAT14，四個LT3033並聯。

 

圖6.四個LT3033並聯時的熱性能。

 

使用匹配元件並聯四個LT3033，以實現平衡均流和均勻散熱

 

通過擴展電流鏡和添加LT3033從器件，該並行電路架構可根據需要擴展
，使用更多LT3033。圖5顯示使用MAT14、四個LT3033並聯的均流解決方案。熱性能如圖6所示。四個LT3033的溫度在51°C至58°C範圍內。考慮每個器件沿輸入走線的壓降，電路板上散熱均勻
，表明該解決方案實現了平衡均流。圖7顯示在1.8 V輸入下運行提供1.5 V輸出、12 A電源的瞬態響應。

 

圖7.四個LT3033並聯的負載瞬態響應。

 

結論

 

LT3033是一款3A VLDO穩壓器，采用3 mm × 4 mm封裝。其內置輸出電流監測功能，將多個LT3033 VLDO穩壓器並聯即可用於大電流應用。LT3033在滿負載條件下的典型壓差僅為95 mV，非常適合低輸入電壓至低輸出電壓的大電流應用
，與開關穩壓器的電效率相當。其他特性包括可設定限流、電源良好標誌和熱限製，可提供可靠和穩定的解決方案。電池供電係統可受益於低靜態電流和電池反接保護。

 

作者簡介

 

Huiyu (Molly) Zhu是ADI公司Power by Linear部門的高級應用工程師。她於1998和2000年分別獲得清華大學電子工程學士學位和碩士學位，並於2005年獲得弗吉尼亞理工學院暨州立大學（位於弗吉尼亞州布萊克斯堡）電氣工程博士學位。聯係方式：molly.zhu@analog.com。

 

Fei Guo是ADI公司的現場應用工程師，負責舊金山灣區的市場支持。他曾擔任ADI公司高級應用工程師，負責隔離電源轉換器產品線支持。Fei擁有聖塔克拉拉大學電氣工程碩士學位。他負責儀器儀表、汽車、工業和通信產品的電源轉換器設計。Fei的愛好包括高保真音響
、攝影以及與他的兩個孩子一起玩樂。聯係方式：fei.guo@analog.com。

 

 

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