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ADI大电流LDO产品阵容：满足高性能处理器的电源要求

2024-07-17 11:00

高性能处理器 (例如最新的 FPGA) 对电源电压有非常严格的要求，很多人可能很难找到一款能够满足 FPGA 电压精度要求的大电流 LDO。本文将介绍 ADI 大电流 LDO 产品阵容，其中包括业界领先的能够输出 5A 电流的大电流 LDO，它被用于最新高性能处理器的电源设计中。

如何满足高性能处理器的电源要求？

近年来，FPGA、ASIC、DSP 等高性能处理器实现了工艺小型化，其处理能力得到了显著提高。因此对电源电压的要求越来越低，并且需要极高的精度，例如电压精度不超过 ±1%。另一方面，随着功耗不断增加，预计未来需要高精度低电压和大电流的场所数量将会增加。

接下来介绍满足高性能处理器的电源要求的方法。其中之一是使用低压差 (LDO) 稳压器：通过在 DC/DC 转换器和高性能处理器之间放置一个 LDO，可以相对容易地以低成本实现电压稳定和高精度。但是普通 LDO 的输出电流有限，它通常不适合需要大电流的高性能处理器。事实上，ADI 还提供了用于为高性能处理器供电的大电流 LDO，它是稳定 DC/DC 转换器通过的电压的理想选择，其特点如下：

输出电压精度高

节省空间，成本低

电压转换能力强，压差低

即使在 LDO 因电流不足而放弃的情况下，也可以积极使用它们。此外，如果是用于为高性能处理器供电的 LDO，则在许多情况下可能需要以下功能：

使能功能

抑制发热功能

快速瞬态响应

输出电压精度高

ADI 大电流 LDO 产品阵容

产品阵容 (1) LT3070/LT3071：具有超低压差和快速瞬态响应的 5A 输出 LDO

下图 (图1) 为 LT3070/LT3071 的典型应用图，它的输出电流高达 5A，是业界最高输出电流产品之一。它是一款具有超低压降和快速瞬态响应的 LDO。

图1 LT3070/LT3071 典型应用图

输出适配最新处理器

输出电流：5A

输出电压：0.8V~1.8V

以 50mV 为增量进行数字配置

可进行多路并联 (10A 或更大电流输出)

抑制发热

超低压差：85mV

内置输入电压跟踪功能 (VOIC)

通过控制前端电源，可将损耗降至最低

快速瞬态响应

最小化输出电容 (最小值：15μF)

针对处理器启动/宕机的优化功能

热关断

使能功能

电源正常

UVLO 系列

反向电流保护

LT3071 具有模拟输出裕度调节功能：±10% 范围，输出电压可以连续调节。

产品阵容 (2) LT3072：双通道，每个 2.5A 输出可用，快速瞬态响应 LDO

LT3072 是一款双通道 LDO，每个通道的输出电流为 2.5A。下图 (图2) 为 LT3072 典型应用图：

图2 LT3072 典型应用图

输出适配最新处理器

输出电流：2.5A

输出电压：0.6V~2.5V

以 50mV 为增量进行数字配置

输出精度可满足最新处理器的需求

低输出噪声：12μVrms (10Hz~100Hz)

快速瞬态响应

输出电容最小 (低至 10μF)

优化的处理器启动/宕机功能

热关断

使能功能

UVLO 系列

电源正常标志

反向电流保护

产品阵容 (3) LT3073：具有超高 PSRR 和快速瞬态响应的 3A 输出 LDO

下图 (图3) 为 LT3073 产品图，它是具有极高 PSRR 的 LDO。

图3 LT3073 产品图

最大限度提高高速转换器和 RFIC 的性能

超低 RMS 噪声：1.2μVRMS (10Hz~100kHz)

超低 1/f 噪声：7μVP-P (0.1Hz~10Hz)

超低点噪声：3 nV/√Hz (10kHz)

高频 PSRR：52dB (1MHz)

压差：45mV

输入电压范围：0.6V~5.5V

输出电压范围：0.5V~4.2V (数字设定)

输出电流：3A

可编程电流限制

电流监控功能

针对处理器启动/宕机的优化功能

热关断

启用功能

电源正常

UVLO 系列

温度监控功能

LT307x 系列产品对比

接下来对 LT307x 系列产品特性进行对比，如下表 (表1) 所示，值得注意的是输出电流和压差。

表1 LT307x 系列产品对比表

LDO 压差的重要性

压差是输入电压与从 LDO 获得预期输出电压所需的输出电压之间的最小差值。例如，如果 LDO 的压差为 200mV (0.2V)，则需要 5.2V 或更高的输入电压才能输出 5V 电压。LDO 产生的热量由输入和输出之间的电压差×输出电流决定。输入输出电压差越大，产生的热量就越多，因此设计要点之一是使电压差尽可能小。但是差值能缩小多少取决于 LDO 压差规格：LDO 的压差越大，选择范围越小。

此外，输出电流的大小也会影响发热量。即使电压差条件相同，如果输出电流为 5 倍，发热也将为 5 倍。因此，对于大电流 LDO 而言，降低输入输出电压差更为重要。典型 LDO 的压差约为 200mV~500mV，而 LT307x 系列的压差电压非常低，为 45mV~85mV。由于输入输出之间的电压差可以大大降低，因此即使在大电流下也可以解决 LDO 的发热问题。

产品阵容 (4) LTM4709：3 通道，每个通道 3A 电流的模块型 LDO

下图 (图4) 为 LTM4709 产品图，它是一款模块型大电流 LDO，该产品具有与 LT3073 相同的性能，输出电流为 3A，压差为 45mV，可在单个芯片上实现三个输出通道。此外，还内置了所有必要的外围元件。

图4 LTM4709 产品图

LDO 所需的内置外围元件

电容器 ×3

电阻 ×2

性能与 LT3073 相同，每个通道的 3A 输出

输入电圧范囲：0.6V~5.5V

输出电压范围：0.5V 至 4.2V (可编程设置)

低 RMS 噪声：1.3μVRMS (10Hz~100kHz)

低点噪声：3 nV/√Hz (10kHz)

高频 PSRR：51dB (1MHz)

压差：45mV

快速瞬态响应

每个保护功能都遵循 LT3073

接下来对使用单通道 LT3073 和模块化 LTM4709 来实现等效电路的情况进行比较。下图 (图5) 为 3A×3ch 输出时的总尺寸比较，在使用三个 LT3073 的电路配置中，包括外围元件在内的总尺寸为 302mm²。另一方面，包括外围部件在内的 LTM4709 的尺寸仅为 145mm²。通过选择 LTM4709，可将电路的面积减小约 50%。

图5 3A×3ch 输出时的总尺寸比较