具有直通功能的4開(kāi)關(guān)降壓-升壓控制器可消除開(kāi)關(guān)噪聲

作者：David Megaw and Bruce Haug

DC-DC轉(zhuǎn)換器的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題是，當(dāng)輸入電壓可能高于、低于或等于輸出時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)壓，也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)換器必須同時(shí)執(zhí)行升壓和降壓功能。當(dāng)使用標(biāo)稱 12 V 電池為車輛電子設(shè)備供電時(shí)，這種情況很常見(jiàn)，該電池可能因發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)（低至 3 V）和負(fù)載突降（高達(dá) 100 V）或操作員錯(cuò)誤導(dǎo)致的反向電池電壓而異。有幾種DC-DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)淇梢詧?zhí)行升壓和降壓操作，從SEPIC到4開(kāi)關(guān)拓?fù)?，但這些解決方案中沒(méi)有一種在不主動(dòng)開(kāi)關(guān)的情況下將輸入電壓直接傳遞到輸出，直到現(xiàn)在。

LT8210 是一款同步降壓-升壓型控制器，可在直通模式下工作?模式，消除了 EMI 和開(kāi)關(guān)損耗，并最大限度地提高了效率（高達(dá) 99.9%）。當(dāng)輸入電壓在用戶可編程窗口內(nèi)時(shí)，直通操作將輸入直接傳遞到輸出。LT8210在2.8 V至100 V的輸入電壓范圍內(nèi)工作，允許其從冷啟動(dòng)期間的最小輸入電壓調(diào)節(jié)到未抑制負(fù)載突降的峰值幅度。LT8210 可用作具有引腳可選連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM）、脈沖跳躍或突發(fā)模式操作的傳統(tǒng)降壓-升壓型控制器，也可在一種新的直通模式下工作，在該模式下，輸出電壓被調(diào)節(jié)至一個(gè)編程窗口。當(dāng)輸入電壓駐留在該窗口中時(shí)，它直接傳遞到輸出，而無(wú)需主動(dòng)切換FET，從而產(chǎn)生超低I?Q操作和消除開(kāi)關(guān)噪聲。

直通操作模式

圖1顯示了LT8210的簡(jiǎn)化原理圖，該器件配置為直通操作，輸出調(diào)節(jié)在8 V至16 V之間。直通窗口的頂部和底部電壓分別由 FB2 和 FB1 電阻分壓器設(shè)置。

圖1.LT8210 8 V至16 V直通穩(wěn)壓器電路。

圖2顯示了該電路的輸入/輸出傳輸特性。當(dāng)輸入電壓高于直通窗口時(shí)，LT8210將其降壓至16 V穩(wěn)壓輸出。如果輸入電壓降至窗口以下，LT8210將升壓以將輸出維持在8 V。當(dāng)輸入電壓在直通窗口內(nèi)時(shí)，頂部開(kāi)關(guān) A 和 D 連續(xù)導(dǎo)通，允許輸出跟蹤輸入和器件進(jìn)入低功耗狀態(tài)，V上的典型靜態(tài)電流在和 VINP引腳分別為 4 μA 和 18 μA。在這種非開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，既沒(méi)有EMI，也沒(méi)有開(kāi)關(guān)損耗，因此可實(shí)現(xiàn)超過(guò)99.9%的效率。

圖2.直通操作可在直通輸入電壓窗口中實(shí)現(xiàn) 99.9% 的效率。

圖3.直通模式下的LT8210可快速響應(yīng)80 V無(wú)抑制拋負(fù)載脈沖，將輸出限制為編程的16 V最大值。

圖4.直通模式下的LT8210通過(guò)升壓至編程的4 V最小輸出電壓來(lái)響應(yīng)冷啟動(dòng)脈沖（<8 V）。

圖5.在直通區(qū)域，與連續(xù)導(dǎo)通模式效率相比，效率接近100%。

圖6.LT8210 在直通區(qū)域具有超低靜態(tài)電流。

結(jié)論

汽車電池和類似的寬電壓范圍電源對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，需要保護(hù)功能以及高效率的降壓和升壓轉(zhuǎn)換。LT8210 同步降壓-升壓型控制器通過(guò)將保護(hù)功能與寬輸入范圍降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器和獨(dú)特的直通選項(xiàng)相結(jié)合，消除了復(fù)雜性。該器件的工作電壓范圍為2.8 V至100 V，內(nèi)置反向電壓保護(hù)。其直通模式消除了開(kāi)關(guān)損耗和噪聲，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超低靜態(tài)電流。在直通模式下，輸出電壓不是傳統(tǒng)意義上的調(diào)節(jié)，而是受可編程電壓窗口的限制。

審核編輯：郭婷