在微型模塊封裝中整合高效開關電源轉換及低噪聲線性穩壓

具有高速度或高分辨率功能的器件需要干凈的電源。開關穩壓器雖能在多種輸入 / 輸出條件下提供高效率，但典型的開關電源則很難具備高數據速率 FPGA I/O 通道或高比特數數據轉換器所需的干凈、低輸出噪聲和快速瞬態響應特性。與此相反，高性能線性穩壓器卻擁有低輸出噪聲和快速瞬態響應，但其升溫很快。

LTM8028 兼具上述兩者的最佳特性，這是一個受控于 UltraFast? 線性穩壓器的高效率同步開關轉換器，它們都被集成在一個 15mm x 15mm 的小型 μModule? 封裝中。該封裝具有 LGA (4.32mm 高) 和 BGA (4.92mm 高) 兩種引線型式，均符合 RoHS 標準。

線性穩壓器負責將開關電源的輸出控制在比期望輸出電壓高 300mV 的數值，以提供裕度、效率和瞬態響應性能的最優組合。LTM8028 接受高達 40V 的輸入，并可在高至 5A 的電流下產生介于 0.8V 和 1.8V 之間的輸出電壓。圖 1 示出了典型的 1.2V 輸出應用。

圖 1：LTM8028 在一個 36V 輸入、UltraFast、低輸出噪聲 5A μModule 穩壓器中的應用。

通過控制 3 個三態輸入 (VO0、VO1 和 VO2) 來設定 LTM8028 的輸出電壓。施加一個電壓至 MARGA 引腳可允許用戶對輸出實施高達 ±10% 的裕度調節。可以利用 IMAX 引腳減小最大值為 5A 的電流限值，而一個 PGOOD 信號則用于指示輸出處于目標電壓的 10% 以內。

采用傳統線性穩壓器從一個 12V 電源產生 1.2V/5A 輸出的設計將消耗超過 50W 的功率，并且有可能需要使用昂貴的散熱器。如圖 2 所示，LTM8028 的功耗則不足其 1/12 (少于 4W)，因而產生的典型結溫升幅只有 45°C。

圖 2：在一個 12V 輸入至 1.2V/5A 輸出應用中，LTM8028 的功率耗散低于 4W，而且升溫幅度僅為 45°C。

LTM8028 的核心是高性能線性穩壓器。其總體電壓和負載調整率低于 0.2% (在室溫條件下) 和 1% (在整個 –40°C 至 125°C 溫度范圍內)。這線性穩壓器的 UltraFast 帶寬為 LTM8028 在 10% 至 90% 負載階躍提供了一個僅為 2% 的瞬態響應。圖 3 和圖 4 分別示出了當該器件被配置為提供 1V 和 1.8V 輸出時，負載以 1A/μs 的擺率從 0.5A 階躍至 5A 情況下 LTM8028 的瞬態響應。

圖 3：在 1.0V 輸出條件下，LTM8028 的瞬態響應小于 20mV。

圖 4：LTM8028 的瞬態響應僅為 38mV。盡管線性穩壓器和同步開關轉換器封裝在一起，但是高電源抑制能力和集成型減噪電路可產生低輸出噪聲。如圖 5 所示，峰至峰噪聲低于 1mV。*

圖 5：LTM8028 輸出端上的峰至峰開關噪聲低于 1mV。(原理圖給出了用于實現這些結果的設置。)

在頻域中，頻譜噪聲分量非常低，其在開關轉換器 300kHz 基本頻率下的峰值為 4μV/√Hz，如圖 6 所示。當給高比特數的數據轉換電路供電時，這一點是很重要的。

圖 6：峰值僅為 4μV/√Hz 的輸出噪聲頻譜密度使得 LTM8028 成為高靈敏度數據轉換電路的上佳選擇。

結論

當系統設計需要低功率損失、嚴緊的調節、快速瞬態響應和低輸出噪聲時，可采用 LTM8028 μModule 穩壓器。該器件將高性能開關穩壓器和線性穩壓器的最佳特性整合在單個空間利用率很高的封裝之中。

如需獲取產品手冊、演示板和其他應用信息，可登錄 www.linear.com.cn/LTM8028。

注

* 測量低幅度噪聲會非常棘手。該測量采用同軸電纜、阻抗匹配和一個 150MHz HP461A 放大器來完成。這與凌力爾特《應用指南 70》(Application Note 70)“一款具 100μV 輸出噪聲的單片式開關穩壓器 (A Monolithic Switching Regulator with 100μV Output Noise)”(作者：Jim Williams) 中描述的設置是相似的，唯一的差別在于這里的測量未將帶寬限制為 10MHz。