技術的不斷進步增加了所有電子系統的功能內容，同時減少了可用空間。手機有觸摸屏、手電筒、省電模式和復雜的相機。汽車儀表板曾經只有基本的AM收音機和一些簡陋的儀表，但現在擠滿了精心制作的儀器，衛星收音機，藍牙，GPS和其他基于手機的網絡連接，五彩繽紛的照明和無數的USB端口。工業強固型計算機包含條形碼閱讀器、大屏幕、硬盤驅動器和發光鍵盤。醫療電子設備包含傳感器、多強度手電筒、儀表和省電模式。

沒有改變的是對權力的需求。隨著便攜式和系統電子特性的增加，它們的功率要求也隨之增加，尤其是在使用以下復雜的數字IC時：

圖形處理單元 （GPU）

現場可編程門陣列 （FPGA）

微控制器和微處理器

可編程邏輯器件 （PLD）

數字信號處理器

專用集成電路 （ASIC）

可編程邏輯器件 （PLD）

這些復雜的數字設備需要具有高電流、低電壓和快速瞬態響應的多軌、高功率密度電源。這些嚴格的要求與特定的高性能要求（如低噪聲或數字控制）相結合，給電源設計人員提供了提供尖端解決方案帶來了巨大的壓力。在所有情況下，上述設備的進步都要求電源設計人員跟上步伐。

電源系統設計挑戰

現代電子系統設計人員面臨的挑戰是滿足有限的空間要求、有限的工作溫度范圍和噪聲規格。集成度很高以節省PCB空間，需要高效的電源組件來控制溫度。例如，當今的汽車儀表板充滿了在高環境溫度環境中運行的電子系統，因此溫度監控和報告是一項關鍵要求，特別是對于電源管理組件。系統控制器可以通過緩解步驟來響應過熱 （OT） 警報，以防止系統過熱，例如關閉不太重要的功能或限制處理器、顯示器和網絡通信的性能。

從電源的角度來看，即使是最基本的儀表板汽車信息娛樂控制臺也需要幾個總電流為幾安培的低壓電源軌（輸出電平）;高級控制臺需要更多。傳統上，低壓軌由大量微小負載點 （POL） 分立式電源穩壓器 IC 或大型高度集成的電源管理集成電路 （PMIC） 產生。許多PMIC通常具有比所需更多的電源軌，需要較大的電路尺寸，并且某些電源軌的功率可能不足，從而違背了額外集成的目的。

另一個潛在的設計挑戰是功能蠕變，即隨著開發的進展，產品規格的緩慢變化，例如輸入和輸出電壓以及輸出電流的變化。特征蠕變會對IC和相關分立元件的選擇造成嚴重破壞。在最好的情況下，當在設置電路板布局后更改系統規格時，可以通過交換可調輸出轉換器上的幾個電阻來調整電壓。在最壞的情況下，當更新的電流水平超過現有轉換器的開關電流額定值時，必須將多個IC更換為不兼容引腳排列的IC。這可能需要IC、板級或系統級的重新認證，從而增加成本，并增加即使是最小的功能更改的進度延遲。

解決這些問題的辦法是電源IC，它比純分立、單或雙輸出IC提供更多輸出，但占用的空間更小，成本低于全功能PMIC。該中間穩壓器是一款多輸出電源IC，可提供小尺寸的解決方案，并可配置數量的中等功率軌。理想情況下，這種IC可以配置為輸出各種電壓和電流，以適應開發過程中出現的功率要求變化，避免重新認證周期并縮短產品上市時間。此外，它可以在高于 5 V 的輸入電壓下高效工作，允許在各種應用空間中使用，例如 12 V 至 18 V 的墻上適配器。集成的安全和監控功能、寬溫度范圍操作以及具有高熱性能的創新封裝設計也是理想的功能。

靈活且可配置的20 V多輸出電源IC

ADI的線性功耗? LTC?3376 是一款高度集成的通用電源管理解決方案，適用于需要多個低電壓電源軌的系統。該器件可配置為從高達 20 V 的輸入提供 1 至 4 個獨立的穩壓輸出，具有 15 種可能的輸出電流配置和高達 12 A 的總輸出電流;有關詳細信息，請參見圖 1。這種靈活性使得 LTC3376 非常適合于多種多通道應用，包括電信、工業、汽車和通信系統。

圖1.LTC3376簡化框圖。

LTC3376 集成了四個獨立的降壓穩壓器通道和八個可配置的 1.5 A 功率級，具有靈活的排序和故障監控功能，總可用輸出電流為 12 A。LTC3376 在所有通道上具有一個 96% 的峰值降壓效率和 ±1% 的輸出電壓準確度。每個通道可由獨立的3 V至20 V輸入電源供電，輸出電壓范圍低至0.4 V。 相鄰輸出可與單個共享電感并聯組合，從而簡化電路。DC-DC 轉換器通過引腳可綁定的 CFG0 至 CFG3 引腳分配給 15 種電源配置之一。不需要外部BST電容，因為它們已集成到封裝中。

LTC3376 的開關穩壓器以以下兩種模式之一工作：突發模式操作 （上電默認模式） （用于在輕負載條件下實現更高的效率）和強制連續脈寬調制 （PWM） 模式以在輕負載條件下實現更低的噪聲。開關穩壓器具有內部補償功能，僅需外部反饋電阻即可設置輸出電壓。降壓轉換器具有輸入電流限制、軟啟動以限制啟動期間的浪涌電流、差分輸出檢測和短路保護。該器件具有可編程和可同步的 1 MHz 至 3 MHz 振蕩器，默認開關頻率為 2 MHz。?

使能所有四個轉換器時的靜態電流僅為42 μA。其他特性包括：四個電源良好引腳，指示使能的DC-DC轉換器何時在其目標輸出的指定百分比內，電流監視器用于外部監控每個降壓負載，EXTV抄送用于提高效率的引腳、用于上電排序的精密 RUN 引腳閾值、指示內部芯片溫度的芯片溫度監控器輸出（可通過 TEMP 引腳上的模擬電壓讀取）以及過熱功能（在過載情況下在高芯片溫度下禁用降壓）。

LTC3376采用緊湊型64引腳、7 mm×7 mm倒裝芯片球柵陣列（BGA）封裝。E 級和 I 級額定工作結溫范圍為 –40°C 至 +125°C。

靈活性和可配置性

LTC3376 固有的靈活性使其能夠設置為15種不同的輸出配置：

單電感器，單輸出 12 A 降壓，其中所有功率級在內部組合在一起以產生最大電流輸出。

四種可能的雙降壓組合，總共兩個電感器，總輸出電流總和為12 A。

5 個三路降壓組合，每個組合總電流為 12 A，共 3 個電感器。

5 種四通道降壓配置，每種配置高達 12 A，共 4 個電感（參見圖 2）。

圖2.典型的四路輸出應用電路。

有關 15 種可能的輸出配置的列表，請參見表 1。這種靈活性使得在設計過程中的需求發生變化時能夠輕松調整 — 當 LTC3376 能夠保持原位時，無需鑒定新 IC。

出色的散熱設計和緊湊的解決方案

LTC3376 通過其緊湊的 64 引腳、7 mm × 7 mm 倒裝芯片球柵陣列封裝中獨特的封裝技術組合，實現了緊湊、熱效率高的解決方案。內部封裝結構使用銅柱代替鍵合線。內部升壓電容器和集成基板接地層進一步改善了EMI（EMI對PCB布局不太敏感），從而簡化了設計并降低了性能風險。此外，在芯片內，功率器件的布置可最大限度地提高熱性能，從而均勻分布功耗。

圖4顯示了采用四通道、4 × 3 A降壓（總輸出電流12 A）的完整LTC3376解決方案。請注意總解決方案尺寸有多緊湊：有效面積僅為 ~1.5 cm × 2.9 cm ~ < 4.4 cm2.

圖4.LTC3376演示板，用于4 × 3 A降壓解決方案，具有5 V、3.3 V、2.5 V和1.8 V輸出。

額外的系統監控、安全和保護

除了可配置性之外，LTC3376 還包括多種安全功能，用于監視和保護其供電的系統。電源故障情況由每個降壓的相關 PGOOD 引腳報告。每個降壓穩壓器都有一個電流監視器，該監視器在IMON引腳上產生與平均降壓負載電流成比例的電流。

為防止對 LTC3376 及其周圍組件造成熱損壞，LTC3376 集成了一種過熱功能。當 LTC3376 芯片溫度達到 165°C （典型值） 時，所有使能降壓型開關穩壓器均關斷并保持停機狀態，直到芯片溫度降至 155°C （典型值）。

LTC3376 還包含一個溫度監視器：可通過對模擬 TEMP 引腳電壓進行采樣來讀取管芯溫度。溫度T由TEMP引腳電壓表示，由下式給出：

其中 V臨時是 TEMP 引腳上的電壓。

可配置降壓穩壓器系列

表 2 示出了整個可配置四通道和八通道降壓穩壓器系列，LTC3376 是其中的最新成員。LTC3376具有最高的總輸出電流（高達12 A）和最高的輸入電壓能力（高達20 V）。

產品視頻可在 analog.com/ltc3376 找到。

結論

技術進步推動了汽車信息娛樂、消費類手持設備、工業設備和醫療設備功能豐富的內容的增長。在許多情況下，這些系統的輸入電壓超過5 V，由復雜的低電壓、高電流數字IC供電，這些IC具有自己獨特的功率要求。傳統上，電壓軌和電流水平由大量分立式電源穩壓器IC或相對笨重、過度集成的電源管理集成電路或PMIC支持。兩者都不提供靈活性和緊湊的尺寸。

用單路、四路或八路多輸出電源IC代替這些解決方案是一個明智的選擇。LTC?3376 引腳可配置 PMIC 是新一代多輸出功率 IC 的一個示例。它是一款20 V輸入、數字可編程、高效率多輸出電源IC，包含4個同步降壓轉換器和8個內部功率級（總計I外高達 12 A），具有低輸出電壓能力。由于可以進行多達 15 種不同的輸出電流配置，因此系統設計人員可以利用其靈活性，減輕不可避免的電源模塊系統更改和功能蠕變的影響。可以消除昂貴且不及時的板級或系統級重新認證，從而縮短產品上市時間、開發成本以及升級時間和成本。

審核編輯：郭婷