LTC?1871 是一款通用型 DC/DC 控制器 IC，專為用于升壓、SEPIC 和反激式轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而優(yōu)化。它采用小型 MS10 封裝，提供靈活、高性能的操作，以擴(kuò)展應(yīng)用范圍，從單節(jié)鋰離子電池便攜式電子設(shè)備到高電壓、高功率電信設(shè)備。

LTC1871 與傳統(tǒng)電流模式控制器不同，因?yàn)殡娏骺刂骗h(huán)路可以通過檢測功率 MOSFET 開關(guān)兩端的壓降而不是分立式檢測電阻器兩端來閉合，如圖 1a 所示。這種檢測技術(shù)為單端電流模式轉(zhuǎn)換器提供了可能的最大效率。對于功率 MOSFET 漏極超過 36V 的應(yīng)用，或者當(dāng)更精確地控制最大電流很重要時(shí)，LTC1871 也可與一個(gè)傳統(tǒng)的檢測電阻器配合使用，如圖 1b 所示。

圖 1a.功率 MOSFET 漏極上的檢測

圖 1b.感測功率場效應(yīng)管的源頭

LTC2 能夠在一個(gè) 5.32V 至 36V 的輸入電壓下運(yùn)作 （1871V Abs 最大值），因此還表現(xiàn)出低靜態(tài)電流。在連續(xù)導(dǎo)通模式 （CCM） 下工作時(shí)，IC 消耗的靜態(tài)電流通常僅為 550μA 加上切換外部功率 MOSFET 柵極所需的電流 （IQTOT= 550μA + QG? f理學(xué)學(xué)士。).在突發(fā)模式下?在輕負(fù)載下工作，此總靜態(tài)電流 （IQTOT） 可降至低至 250μA。最后，當(dāng)芯片處于關(guān)斷模式時(shí)，當(dāng)RUN引腳低于1.248V時(shí)，總靜態(tài)電流降至非常低的10μA。

轉(zhuǎn)換器的工作頻率可通過從 FREQ 引腳到地的單個(gè)電阻器在 50kHz 至 1MHz 范圍內(nèi)進(jìn)行編程。此外，對于轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率需要由一個(gè)外部時(shí)鐘控制的系統(tǒng)，LTC1871 可采用 MODE/SYNC 引腳進(jìn)行同步。

二合一轉(zhuǎn)換器：高效率5V輸出升壓轉(zhuǎn)換器，采用2.5V或3.3V輸入工作

圖2所示為一個(gè)5V輸出升壓穩(wěn)壓器，可采用2.5V或3.3V輸入電源工作。擁有可在不同電源電壓下工作的單個(gè)轉(zhuǎn)換器極大地簡化了批量制造商的組件采購和生產(chǎn)控制。這種特殊的設(shè)計(jì)利用了No R意義?技術(shù)，以最大限度地提高效率并減少電路板空間和總成本。工作在 300kHz 的開關(guān)頻率下，因此可以使用 Toko 的小型、廉價(jià)的 1.8μH 電感器。硅氧烷/維沙伊 SO-8 功率 MOSFET（Si9426，其最大 RDS（ON）在 V 時(shí)為 16mΩ一般事務(wù)人員= 2.5V 和 13.5mΩ （V）一般事務(wù)人員= 4.5V）和國際整流器表面貼裝二極管（30BQ015）用于2.0A輸出電流水平。使用三洋 POSCAP 和低 ESR 太陽裕電陶瓷電容器的組合，將輸出紋波降低至 60mV 以下P-P.應(yīng)該注意的是，像這樣的轉(zhuǎn)換器的輸出電流可以通過選擇芯片周圍的元件來輕松調(diào)整，而無需修改基本設(shè)計(jì)。

圖2.2.5V至3.3V輸入，5.0V/2A輸出升壓轉(zhuǎn)換器

圖3顯示了該轉(zhuǎn)換器在2.5V和3.3V輸入電壓下的效率曲線;圖4顯示了負(fù)載階躍響應(yīng)。

圖3.圖2轉(zhuǎn)換器的效率與輸入電壓的關(guān)系

圖4.圖2轉(zhuǎn)換器的負(fù)載階躍響應(yīng)

對于在極輕負(fù)載（例如，<100μA）下最大化效率是高優(yōu)先級(jí)的應(yīng)用，輸出分壓器中的電流可以降低到幾微安，并應(yīng)用突發(fā)模式操作（MODE/SYNC引腳接地）。在固定頻率操作比低電流效率更關(guān)鍵的應(yīng)用中，或者需要最低輸出紋波的應(yīng)用中，應(yīng)使用脈沖跳躍模式操作，并將 MODE/SYNC 引腳連接到 INTV抄送針。這允許非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）操作，直至接近芯片最小導(dǎo)通時(shí)間（約175ns）定義的限制。低于此輸出電流水平時(shí)，轉(zhuǎn)換器將開始跳過周期以保持輸出調(diào)節(jié)。圖5顯示了圖2中轉(zhuǎn)換器突發(fā)模式和脈沖跳躍模式操作的輕負(fù)載開關(guān)波形，圖6顯示了測量效率的差異。

圖 5a.輕負(fù)載時(shí)的脈沖跳躍開關(guān)波形，用于圖2電路

圖 5b. 圖 2 電路輕負(fù)載時(shí)的突發(fā)模式開關(guān)波形

圖6.圖2轉(zhuǎn)換器的效率與工作模式的關(guān)系

如果需要同步操作，可將邏輯電平時(shí)鐘信號(hào)施加到MODE/SYNC引腳。在這種情況下，功率MOSFET的導(dǎo)通將對應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)的上升沿。由于內(nèi)部斜率補(bǔ)償在同步工作期間增加了30%，因此將轉(zhuǎn)換器的標(biāo)稱工作頻率設(shè)置為外部時(shí)鐘頻率的75%將產(chǎn)生相同的凈斜率補(bǔ)償。

Fargo轉(zhuǎn)換器：4.5V至15V輸入、12V/1.5A輸出SEPIC轉(zhuǎn)換器

SEPIC轉(zhuǎn)換器的主要優(yōu)點(diǎn)是輸入電壓可以大于或小于輸出電壓。這種轉(zhuǎn)換器在輸入電壓調(diào)節(jié)不良或經(jīng)歷顯著瞬變且輸出電壓在此輸入范圍內(nèi)的應(yīng)用中非常重要。這種環(huán)境的一個(gè)完美例子存在于汽車電池供電系統(tǒng)中。在正常情況下，汽車中的電池電壓約為13.7V。在非常低的環(huán)境溫度下，例如冬季在北達(dá)科他州法戈（-45°F沒有風(fēng)寒的情況并不少見），啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)大型V-8發(fā)動(dòng)機(jī)所需的電流可以將電池電壓拖到5V以下。在所謂的冷啟動(dòng)期間，汽車中的某些系統(tǒng)必須完全運(yùn)行（例如，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元），因此需要一個(gè)能夠在這些低輸入條件下保持調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器。

圖7所示的SEPIC轉(zhuǎn)換器可以采用低至4.5V的直流電源工作，并且還利用了NoR的優(yōu)勢。意義技術(shù)，以最大限度地提高效率。對于此設(shè)計(jì)，選擇了BH Electronics的耦合電感器，以及國際整流器的IRF7811W功率MOSFET（其最大RDS（ON）VGS = 12.5V 時(shí)為 4.5mΩ）。直流耦合電容器選用了Taiyo Yuden陶瓷電容器，因?yàn)樗哂械虴SR和高RMS電流能力。圖8顯示了該轉(zhuǎn)換器在三個(gè)輸入電壓下的效率，圖9顯示了典型的負(fù)載階躍響應(yīng)。

圖7.4.5V至15V輸入，12.0V/2A輸出SEPIC轉(zhuǎn)換器

圖8.12V輸出SEPIC轉(zhuǎn)換器效率與輸入電壓和負(fù)載電流的關(guān)系

圖9.12V輸出SEPIC轉(zhuǎn)換器負(fù)載階躍響應(yīng);頂部，V在= 5V;底部，V在= 15V

LTC5 內(nèi)部的 2.1871V 低壓差穩(wěn)壓器 （LDO） 極大地得益于此設(shè)計(jì)。具有如此寬的輸入電壓范圍（4.5V–15V）通常會(huì)給功率MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)帶來問題。在低直流輸入電壓下，芯片電源和柵極驅(qū)動(dòng)器輸出之間的任何壓降都會(huì)降低 V一般事務(wù)人員MOSFET 低至 3.3V（4.5V 減去通過 NPN 輸出級(jí)的典型壓降 1.2V），因此需要使用額定電壓為 V 的子邏輯級(jí)功率 MOSFET一般事務(wù)人員2.5V。然而，利用 LTC1871 中的 PMOS 輸出 LDO 和一個(gè)強(qiáng)大的 CMOS 柵極驅(qū)動(dòng)器，將全電源電壓施加到 MOSFET 的柵極，從而在功率 MOSFET 的選擇方面提供了最大的效率和更大的靈活性。

在輸入范圍的另一端，當(dāng)電源為 15V 時(shí)，LTC5 中的 2.1871V LDO 輸出將驅(qū)動(dòng)限制至功率 MOSFET，從而最大限度地減少柵極氧化層應(yīng)力并最大限度地提高可靠性。

“SLIC”反激式電源

圖10顯示了設(shè)計(jì)用于用戶線路接口電路（SLIC）的多輸出電信電源。SLIC電源的輸入是某種形式的電池（例如鉛酸或鋰離子），以便在交流線路故障（或滾動(dòng)停電）期間向POTS（普通舊電話系統(tǒng)）電話提供通話電池電源。輸出電壓通常與用戶線路從本地集線器到房屋或辦公室的距離成正比，以補(bǔ)償環(huán)路的阻抗。多個(gè)輸出電源用于為距離集線器不同距離的用戶組供電。

圖 10.高功率、雙輸出 SLIC 電源

該電源的 –24V 輸出在容性耦合反激式配置中使用一個(gè)次級(jí)繞組，而在傳統(tǒng)反激模式下，–72V 輸出使用其他兩個(gè)繞組。–24V 輸出采用一個(gè) LT1783 運(yùn)放對反饋電壓進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，而 –72V 輸出則通過在 –24V 輸出上堆疊額外的繞組而獲得。為方便起見，使用了尺寸為 5、6 繞組的 Versapak 變壓器 （VP5-0155），在初級(jí)端并聯(lián)三個(gè)繞組以滿足初級(jí)電流需求。

與之前的低電壓升壓和SEPIC設(shè)計(jì)不同，后者利用了No R意義技術(shù)上，該反激式轉(zhuǎn)換器對功率MOSFET的漏極施加了很大的壓力。結(jié)果，100V BVDSS該器件 （國際整流器的 IRL2910） 與 MOSFET 電源中的傳統(tǒng) 12mΩ 檢測電阻器一起使用 （LTC1871 上 SENSE 引腳的絕對最大額定電壓為 36V）。由于輸入電壓較高，該檢測電阻引起的損耗增加在該系統(tǒng)中相對較?。s1%）。

對于控制最大輸出電流比整體效率更重要的系統(tǒng)，使用檢測電阻可以提高性能。分立檢測電阻的初始容差通常優(yōu)于±5%，而R的初始容差DS（ON）功率 MOSFET 通常為 ±20%–30%。此外，分立電阻的溫度系數(shù)很容易比功率MOSFET（其RDS（ON）從 50°C 到 25°C 升高約 125%）。

由R1和R2組成的電阻分壓器用于檢測輸入電源上的欠壓情況，以便在電池組放電至5.0V以下時(shí)關(guān)斷轉(zhuǎn)換器。對于一個(gè)下降的輸入電壓 （一個(gè)放電電池），LTC1871 上的 RUN 引腳與一個(gè)內(nèi)部微功率 1.248V 基準(zhǔn)進(jìn)行了比較。如果 RUN 引腳低于此門限，芯片關(guān)斷，靜態(tài)電流降至 10μA，以減輕電池負(fù)載。RUN引腳比較器上的遲滯選擇為100mV，以補(bǔ)償空載電池電壓（或其他輸入電源）的上升，并總體上提供良好的抗擾度。在這種特殊設(shè)計(jì)中，上升的輸入啟動(dòng)門限約為5.4V?？蛇x電容器CR可用于為轉(zhuǎn)換器提供一些穿越能力，以應(yīng)對短暫的輸入瞬變。

結(jié)論

LTC?1871 是一款專為多種單端 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)涠鴥?yōu)化的通用控制 IC。在小巧方便的 MS10 封裝中提供靈活、高性能的操作，以提高效率，減小電源的尺寸和重量，并降低總組件和制造成本。

審核編輯：郭婷