LTC1709是Linear公司推出適用于Intel Pentium4微處理器的電源轉(zhuǎn)換器，有動(dòng)態(tài)可調(diào)輸出，超高速瞬態(tài)響應(yīng)，高精度和高效率等特點(diǎn)。LTC1709符合Intel新型IMVPⅣ規(guī)格，支持Pentium4 CPU三種操作模式：高性能模式，省電模式和睡眠省電模式。LTC1709采用雙相電源供應(yīng)提供最大40A電流輸出；電流模式控制，保證電流輸出穩(wěn)定, 4V到36V的寬電壓輸入范圍，可將電源的高電壓直接轉(zhuǎn)換為CPU內(nèi)核電壓輸出,并通過(guò)5位DAC信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，輸出電壓范圍： 0.925V-2.0V 1%. LTC1709采用36腳SSOP扁平封裝。

　　LTC1709有三種工作模式：Burst模式，Skip跳頻模式，PWM模式。當(dāng)CPU輕載時(shí)電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)入Skip跳頻模式，跳頻模式電源轉(zhuǎn)換器的工作效率很高，在負(fù)載電流小于1A時(shí)轉(zhuǎn)換器效率可以達(dá)到75%，但當(dāng)CPU重載，負(fù)載電流超過(guò)1A時(shí)電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)入PWM模式為CPU提供強(qiáng)大的電流供應(yīng)。LTC1709電源轉(zhuǎn)換器的工作頻率為150k-300kHz ,其外部選用電感和電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度控制每個(gè)轉(zhuǎn)換周期的能量傳遞，以產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓輸出，其工作原理如下：

　　(1) 在PWM工作模式下，內(nèi)部時(shí)鐘在上升沿觸發(fā)接通N溝道MOSFET Q1，電源VIN流過(guò)Q1經(jīng)過(guò)L1，R1產(chǎn)生輸出電壓VOUT,由于電感L上電流不能突變，在Q1導(dǎo)通的瞬間負(fù)載電流Iload不會(huì)改變，但當(dāng)電壓穩(wěn)定后，負(fù)載電流會(huì)漸漸增大，當(dāng)負(fù)載電流Iload等于或超過(guò)電源轉(zhuǎn)換器設(shè)定的門(mén)限電流Ith時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器將自動(dòng)關(guān)閉頂端MOSFET，同時(shí)打開(kāi)底端MOSFET,完成一個(gè)周期循環(huán)。

　　(2) 當(dāng)CPU由輕載瞬間變?yōu)橹剌d時(shí)，因電源轉(zhuǎn)換器并未反應(yīng)，CPU負(fù)載電流均由輸出電容COUT提供，此時(shí)：VOUT(輸出電壓) = I(負(fù)載電流變化量) ESR(COUT等效串聯(lián)電阻),之后CPU將改變電壓VID值，輸出至電源轉(zhuǎn)換器。

　　(3) 當(dāng)電源轉(zhuǎn)換器接收到電壓VID信號(hào)改變，調(diào)節(jié)MOSFET的開(kāi)關(guān)時(shí)間，改變脈沖寬度開(kāi)始將能量由電源輸入端VIN送到輸出端時(shí)，因?yàn)殡姼蠰1上的電流無(wú)法瞬間突變，此時(shí)，輸出電壓VOUT仍繼續(xù)下降，電壓下降程度與總輸出電容量COUT有關(guān),且Cout電容量越大，輸出電壓VOUT下降越小。

　　(4) 當(dāng)電感L1上的電流IL可以提供負(fù)載電流Iload.，并有多余電流提供給輸出電容時(shí)，輸出電壓VOUT開(kāi)始上升，并回到穩(wěn)壓點(diǎn)。儲(chǔ)存在電感L1內(nèi)的能量傳送到輸出電容COUT，對(duì)電容充電，并為下一次循環(huán)作能量?jī)?chǔ)備。

　　以上分析表明,保證電源轉(zhuǎn)換器高效穩(wěn)定的工作，對(duì)外圍電路器件的選擇是至關(guān)重要的。

　　應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

　　LTC1709典型電路正常情況下直流電源VIN為適配器或電池電壓輸入，電壓輸入范圍4-36V,Q1-Q4為電壓開(kāi)關(guān)MOSFET,通過(guò)LTC1709與CPU間的電壓反饋VID信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓VOUT，下面介紹電路設(shè)計(jì)過(guò)程及外圍器件的選擇。

　　(1)選擇POWER MOSFET

　　LTC1709每個(gè)轉(zhuǎn)換控制器需要兩個(gè)MOSFET，即頂端和底端各一個(gè)N溝道MOSFET。MOSFET的工作參數(shù)有以下幾方面：MOSFET導(dǎo)通電阻RDS(ON)，反向?qū)娙軨RSS,最大輸入電壓，最大輸出電流等。頂和底端MOSFET工作時(shí)消耗功率如下式：

　　（頂端MOSFET）
　?。ǖ锥薓OSFET）
　　其中： =0.005/℃; K=1.7
　　[!--empirenews.page--]代入?yún)?shù)及常規(guī)最大電流電壓值計(jì)算，Q1-Q4應(yīng)選擇最大電壓30V,最大電流20A的N溝道MOSFET作為開(kāi)關(guān)MOSFET。

　　(2)選擇電感

　　電感L的選擇與工作頻率f是內(nèi)在聯(lián)系的，電源轉(zhuǎn)換器的工作頻率越高，外部電感的取值越小，由此認(rèn)為將工作頻率f提至很高，來(lái)降低外部電感L的取值要求，實(shí)際上這種做法是不可取的，原因是出于工作效率的考慮，因?yàn)轫敹?MOSFET和電感L會(huì)隨著工作頻率f的增大而消耗更多的能量，進(jìn)而大大降低系統(tǒng)的效率。電感值還與突波電流有直接關(guān)系：電感值越大，工作頻率越高，突波電流越小，相反，VIN或VOUT越大，突波電流越大，具體公式如下：

　　突波電流 Iripple是CPU電源設(shè)計(jì)考慮的一個(gè)重要方面，目前CPU電源正朝著低電壓，大電流的設(shè)計(jì)方向發(fā)展,這里選擇1.5 H,20A帶有鐵氧體磁芯的的電感。

　　(3)選擇Rsense

　　LTC1709內(nèi)部電流監(jiān)測(cè)引腳SENSE+,SENSE-與Rsense正負(fù)極相連，監(jiān)測(cè)負(fù)載電路突波電流 Iripple和最大導(dǎo)通電流IMAX,電流比較器限定最大電流：IMAX=75mV/Rsense，并據(jù)測(cè)得突波電流 Iripple稍小于2倍最大導(dǎo)通電流IMAX,即：Rsense=2(50mV/IMAX)。這里IMAX為20A,經(jīng)計(jì)算，Rsense選擇5m ,1% 的精密電阻。

　　(4)選擇二極管

　　二極管D1,D2應(yīng)選用肖特基二極管用于MOSFET 死區(qū)時(shí)期，在電感L和負(fù)載電路之間構(gòu)成放電環(huán)路,防止底端 MOSFET反向?qū)?，保護(hù)MOSFET，提高工作效率。通常二極管D1,D2選取額定電流為1A-3A,反向擊穿電壓30V的肖特基二極管。

　?。?） 選擇輸出電容COUT

　　COUT要選取ESR等效串聯(lián)阻抗值小的電容，這對(duì)減小電路由重載變輕載時(shí)的 VOUT階躍電壓，防止階躍電壓過(guò)大燒毀CPU，抑制突波電流 Iripple有重要意義。

　　根據(jù)上式，并考慮到成本，輸出電容COUT選擇最大電壓4V，180 F鉭質(zhì)電容4個(gè)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　LTC1709電源轉(zhuǎn)換器憑借少量的外圍器件提供穩(wěn)定的電壓電流輸出，特別適宜用作便攜式電腦CPU電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此種芯片已成功應(yīng)用于幾款便攜式電腦的研發(fā)設(shè)計(jì)中，經(jīng)嚴(yán)格測(cè)試，性能優(yōu)越，穩(wěn)定性強(qiáng)，效果很好。