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，對于基于變壓器的拓?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。電流模式控制可簡化環(huán)路補償，并實現(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　

內(nèi)部振蕩器可利用一個電阻器進行設(shè)置、施加電壓或同步至一個頻率范圍在 200kHz 至 600kHz 的外部時鐘。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)一個用于輸入側(cè) MOSFET 的高電壓柵極驅(qū)動器 (例如：LTC4444-5)，可以輕松地實現(xiàn)較高的輸入電壓。

圖 1 示出了壓 - 升壓型轉(zhuǎn)換器的簡化原理圖。LTC3789 負(fù)責(zé)控制 4 個外部 N 溝道 MOSFET(A、B、C、D)。功率級采用一個電感器 (L) 和一個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)換至一個固定的 12V 輸出。LTC3789 包括兩個內(nèi)部串聯(lián)穩(wěn)壓器，它們負(fù)責(zé)為柵極驅(qū)動器和控制電路提供 5.5V。在啟動期間，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)允許在停機期間使輸出與輸入斷接。LTC3789 具有可調(diào)軟起動、啟動期間無反向電流、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制連續(xù)模式操作之間進行選擇，或使 IC 同步至一個外部時鐘。脈沖跳躍模式在輕負(fù)載條件下可實現(xiàn)最低紋波，而強制連續(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)定點的 10% 以內(nèi)時，一個電源良好輸出引腳 (PGOOD) 將發(fā)出指示信號。

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也不例外?；蛘?，也可簡單地把檢測電阻器移至輸入側(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 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現(xiàn)高功率密度和高效率。其任選的電流限制功能對需要進行準(zhǔn)確電流控制的應(yīng)用 (如電池充電) 是非常有用。