單IC轉(zhuǎn)換器工作降壓和升壓，以提供輸入電壓范圍內(nèi)的輸出

產(chǎn)生始終高于或低于輸入電壓范圍的輸出電壓可以分別由傳統(tǒng)的升壓或降壓穩(wěn)壓器輕松處理。然而，當(dāng)輸出電壓在輸入電壓范圍內(nèi)時，如許多需要3V或3.3V輸出的鋰離子電池供電應(yīng)用，傳統(tǒng)設(shè)計則不盡如人意，存在效率低、磁性元件復(fù)雜、極性反轉(zhuǎn)和電路復(fù)雜性等問題。LTC?3785 降壓-升壓型控制器有助于成為一種簡單、高效、器件數(shù)量少的單轉(zhuǎn)換器解決方案，該解決方案易于實施，并且不具備任何與傳統(tǒng)電路相關(guān)的缺點。

3.3V、3A 轉(zhuǎn)換器采用 2.7V–10V 電源供電

圖 1 顯示了一種同步、4 開關(guān)、降壓-升壓設(shè)計，可從 3.3V–3V 輸入提供 2.7V、10A 輸出，非常適合鋰離子電池和/或松散調(diào)節(jié)的墻上適配器輸入。該控制器提供短路保護，為嚴(yán)重過載故障提供打嗝模式或閉鎖操作選擇。其他特性包括軟啟動、過壓保護 （OVP） 和 2.7V–10V 輸出范圍。

圖1.采用 LTC3785 從一個 3.3V–3V 電源提供 2.7V/10A 輸出的降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器原理圖。

該電路在整個輸入電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)無縫操作，通過過渡區(qū)域用作同步降壓轉(zhuǎn)換器、同步升壓轉(zhuǎn)換器或兩者的組合。當(dāng)輸入電壓遠高于輸出時，轉(zhuǎn)換器工作在降壓模式。開關(guān) Q1A 和 Q1B 換向輸入電壓，Q2A 保持導(dǎo)通，將 L1 連接到輸出。當(dāng)輸入電壓降低并接近輸出時，轉(zhuǎn)換器在電橋的輸入（降壓）側(cè)接近最大占空比，電橋的輸出（升壓）側(cè)開始開關(guān)，從而進入降壓-升壓或4開關(guān)工作區(qū)域。隨著輸入進一步減小，轉(zhuǎn)換器以最小升壓占空比進入升壓區(qū)域。開關(guān)Q1A保持導(dǎo)通，將電感連接到輸入，而開關(guān)Q2A和Q2B在輸出電容和地之間換向電感的輸出側(cè)。

在升壓模式下，該轉(zhuǎn)換器能夠限制輸入電流，并關(guān)斷和斷開源極與輸出的連接——這是傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器無法提供的兩種非常理想的特性。圖2、圖3和圖4顯示了輸入側(cè)和輸出側(cè)開關(guān)波形以及降壓（10V）的電感電流在）、升壓 （2.7V在）和降壓-升壓 （3.8V）在） 操作模式。

圖2.輸入側(cè)和輸出側(cè)開關(guān)波形以及用于降壓模式的電感電流 （10V在).

圖3.輸入側(cè)和輸出側(cè)開關(guān)波形以及用于升壓模式（2.7V）的電感電流在).

圖4.輸入側(cè)和輸出側(cè)開關(guān)波形以及用于降壓-升壓模式（3.8V）的電感電流在).

95% 效率

圖5顯示了正常（非強制連續(xù)導(dǎo)通）和突發(fā)模式操作下的效率。在典型負(fù)載下可實現(xiàn) 95% 的極高效率。這種性能水平部分得益于復(fù)雜的控制器特性，包括用于 N 溝道 MOSFET 和 R 的高端驅(qū)動器DS（ON）電流檢測，用于電流限制。通過使用更大的電感器和更好的MOSFET，可以實現(xiàn)更高的效率。10V in的效率將受益于具有低損耗鐵氧體磁芯的電感器，特別是在輕負(fù)載下。該電路可輕松安裝在 0.6 英寸2電路板兩側(cè)都有組件。曲線顯示了突發(fā)模式操作如何提高極輕負(fù)載下的效率，從而顯著延長存儲器等即使在系統(tǒng)關(guān)閉時也必須保持內(nèi)務(wù)管理功能的應(yīng)用中的電池壽命。

圖5.正常模式和突發(fā)模式下的效率。

結(jié)論

LTC?3785 降壓-升壓型控制器通過一種平滑過渡、4 開關(guān)、單 IC 解決方案克服了傳統(tǒng)設(shè)計的缺陷。它簡單優(yōu)雅，效率高，只需要少量廉價的外部元件。LTC3785 采用小型 4mm ×4mm QFN 封裝以及 28 引腳 SSOP。

審核編輯：郭婷