高效率四開關(guān)降壓 - 升壓型控制器可提供準(zhǔn)確的輸出電流限值

引言　

當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可以高于或低于穩(wěn)壓輸出且不需要提供隔離時(shí)，對(duì)于基于變壓器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，四開關(guān)降壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器 (圖 1) 通常是一種較好的替代方案。降壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器可提供一個(gè)較寬的輸入電壓范圍、更高的效率且無需使用龐大笨重的變壓器。相比于功能相當(dāng)?shù)?SEPIC 轉(zhuǎn)換器，降壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器的效率要高得多。

LTC3789 是一款降壓 - 升壓型開關(guān)穩(wěn)壓控制器，該器件以恒定的開關(guān)頻率在電流模式工作。電流模式控制可簡(jiǎn)化環(huán)路補(bǔ)償，并實(shí)現(xiàn)超卓的負(fù)載和電壓瞬態(tài)響應(yīng)，而只需很小的輸出和輸入電容。此外，一個(gè)準(zhǔn)確的電感器電流限值還允許使用小尺寸的電感器。

LTC3789 的特點(diǎn)　

內(nèi)部振蕩器可利用一個(gè)電阻器進(jìn)行設(shè)置、施加電壓或同步至一個(gè)頻率范圍在 200kHz 至 600kHz 的外部時(shí)鐘。LTC3789 的 4V 至 38V (最大值為 40V) 寬輸入和輸出范圍、以及工作區(qū)之間的無縫和低噪聲轉(zhuǎn)換使其成為汽車、電信和電池供電型系統(tǒng)的理想選擇。通過增設(shè)一個(gè)用于輸入側(cè) MOSFET 的高電壓柵極驅(qū)動(dòng)器 (例如：LTC4444-5)，可以輕松地實(shí)現(xiàn)較高的輸入電壓。

圖 1 示出了壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)化原理圖。LTC3789 負(fù)責(zé)控制 4 個(gè)外部 N 溝道 MOSFET(A、B、C、D)。功率級(jí)采用一個(gè)電感器 (L) 和一個(gè)用于提供電流模式控制和電感器電流限制功能的電流檢測(cè)電阻器 (RSENSE)。圖 2 至圖 4 示出了降壓、降壓 - 升壓和升壓操作模式的開關(guān)波形。

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LTC3789 采用扁平 28 引腳 4mm x 4mm QFN 封裝和窄體 SSOP 封裝。

從 4V ~ 38V 輸入產(chǎn)生 12V/5A 輸出　

圖 5 示出了一款降壓 - 升壓型穩(wěn)壓器，它可使用 4V至 38V 輸入并將其轉(zhuǎn)換至一個(gè)固定的 12V 輸出。LTC3789 包括兩個(gè)內(nèi)部串聯(lián)穩(wěn)壓器，它們負(fù)責(zé)為柵極驅(qū)動(dòng)器和控制電路提供 5.5V。在啟動(dòng)期間，電流從VIN (最大額定值為 40V) 吸取，但一旦 EXTVCC 引腳上的電壓超過 4.8V，則立即切換至 EXTVCC (最大額定電壓為 14V) 以減少功率損耗。

這種四開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許在停機(jī)期間使輸出與輸入斷接。LTC3789 具有可調(diào)軟起動(dòng)、啟動(dòng)期間無反向電流、以及 1% 輸出電壓準(zhǔn)確度等特性。

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MODE/PLLIN 引腳可用于在脈沖跳躍模式和強(qiáng)制連續(xù)模式操作之間進(jìn)行選擇，或使 IC 同步至一個(gè)外部時(shí)鐘。脈沖跳躍模式在輕負(fù)載條件下可實(shí)現(xiàn)最低紋波，而強(qiáng)制連續(xù)模式則在恒定頻率工作，以滿足噪聲敏感型應(yīng)用的需要。

當(dāng)輸出位于其設(shè)定點(diǎn)的 10% 以內(nèi)時(shí)，一個(gè)電源良好輸出引腳 (PGOOD) 將發(fā)出指示信號(hào)。

準(zhǔn)確的輸出 (或輸入) 電流限值圖 6 所示的任選輸出電流反饋環(huán)路為電池充電和其他恒定電流應(yīng)用提供了支持，而準(zhǔn)確輸出電流限制在這是十分重要。輸出電流限制功能提供了一種恒定電流特性。輸出電流限制在一個(gè)恒定的水平，即使輸出電壓由于出現(xiàn)過流情況而被拉低時(shí)也不例外?；蛘?，也可簡(jiǎn)單地把檢測(cè)電阻器移至輸入側(cè)，以準(zhǔn)確地控制最大輸入電流。

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結(jié)論　

LTC3789 是一款恒定頻率、電流模式、降壓 - 升壓型開關(guān)穩(wěn)壓控制器，可接受一個(gè) 4V 至 38V 的寬輸入電壓范圍。單電感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能在緊湊的占板面積實(shí)現(xiàn)高功率密度和高效率。其任選的電流限制功能對(duì)需要進(jìn)行準(zhǔn)確電流控制的應(yīng)用 (如電池充電) 是非常有用。