高電壓LTC3892系列控制器縮減了 DC/DC 轉(zhuǎn)換器成本和尺寸

Victor Khasiev 高級(jí)應(yīng)用工程師，Analog Devices 公司

引言

LTC3892是一款通用控制器，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。該控制器的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān) MOSFET的柵極電壓降低功耗，并且在關(guān)斷時(shí)具有極低的靜態(tài)電流，僅為 3.6 μA。

這是一款具有 4.5 V 至 60 V 輸入/輸出電壓范圍的高電壓系列控制器。它對(duì)工業(yè)客戶(hù)非常有吸引力，因其能在 48V 輸入電源軌應(yīng)用中采用成本更低的緊湊降壓型轉(zhuǎn)換器替代昂貴、笨重的變壓器。高電壓控制器通過(guò)免除外部瞬態(tài)和過(guò)壓保護(hù)電路簡(jiǎn)化了整體設(shè)計(jì)，從而顯著降低了 12 V 和 24 V 輸入軌應(yīng)用中汽車(chē)電子設(shè)備的成本。

電路說(shuō)明和功能

圖 1 示出了一款雙輸出降壓型轉(zhuǎn)換器，VOUT1 為 5 V/8 A，VOUT2為 12 V/5 A。該轉(zhuǎn)換器采用了 LTC3892，此控制器可提供 32 引腳 QFN 封裝，并擁有以下功能：電流檢測(cè)電壓范圍可通過(guò) ILIM引腳設(shè)置、VPRG1引腳能夠在無(wú)需使用外部電阻分壓器的情況下將輸出電壓設(shè)定為 3.3 V 或 5.0 V、PGOOD引腳用于指示兩個(gè)輸出的電源良好。LTC3892 還通過(guò)在發(fā)生過(guò)壓時(shí)接通底端 MOSFET為兩個(gè)通道提供輸出過(guò)壓保護(hù)。此芯片通過(guò)實(shí)施折返電流限制提供針對(duì)短路情況的保護(hù)。

第一個(gè)通道的功率鏈路包括 MOSFET Q1、Q4、電感器 L1 和一個(gè)基于 CO1 的輸出濾波器。第二個(gè)通道的功率鏈路包括 MOSFET Q2、Q3、電感器 L2 和一個(gè)基于 CO2 的輸出濾波器。MOSFET 不是邏輯電平器件，引腳 DRVUV 和 DRVSET 連接至 INTVCC，以提供一個(gè) 10 V 柵極驅(qū)動(dòng)電壓。引腳 VPRG1 連接至 INTVCC，以在第一個(gè)通道上選擇 5 V 輸出電壓。圖 2 示出了轉(zhuǎn)換器的效率。DC1998A 用于測(cè)試。

圖 3 示出一款單輸出、雙相降壓型轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器采用了LTC3892-2，這是一款擁有32引腳QFN封裝的控制器，具有與LTC3892類(lèi)似的功能。但是兩個(gè)保護(hù)電路被禁用：沒(méi)有過(guò)壓保護(hù)，也沒(méi)有由短路禁止電路提供的保護(hù)。該芯片可用于高功率電池充電器應(yīng)用，此類(lèi)應(yīng)用不會(huì)用到也不需要這些保護(hù)功能。

LTC3892-2的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它能夠在與外部時(shí)鐘同步的同時(shí)支持脈沖跳躍操作模式。這提高了輕負(fù)載運(yùn)行時(shí)的效率。

如需將雙輸出控制器轉(zhuǎn)換為單輸出，則將一個(gè)通道的 ITH、FB 和RUN 引腳連接至第二個(gè)通道的對(duì)應(yīng)引腳。通過(guò)設(shè)定從 DRVSET 引腳引出的電阻器 RG 將 DRVCC 的柵極電壓選擇為 9 V，可以最大限度降低柵極損耗。圖 4 示出了單輸出轉(zhuǎn)換器的效率。DC2493A用于評(píng)估。

該系列的最后一款 IC 是 LTC3892-1。這款芯片的引腳數(shù)目較少，采用 28 引腳 TSSOP 封裝，不具備 PGOOD 功能，而且沒(méi)有可選的電流限制，但是它提供了過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。

結(jié)論

LTC3892 系列控制器可以在高輸入/輸出電壓、高功率應(yīng)用中成功使用。LTC3892 和 LTC3892-1 具備設(shè)計(jì)全功能型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器所需的各種保護(hù)特性。LTC3892-2 是高功率充電器應(yīng)用的理想選擇。

作者簡(jiǎn)介

Victor Khasiev 是 ADI 的一名高級(jí)應(yīng)用工程師。Victor 在電力電子 (包括 AC/DC 和 DC/DC 轉(zhuǎn)換) 方面具備豐富的經(jīng)驗(yàn)。他擁有兩項(xiàng)專(zhuān)利，并撰寫(xiě)了多篇文章。這些文章有關(guān) ADI 半導(dǎo)體器件在汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。文章的內(nèi)容涵蓋升壓、降壓、SEPIC、正壓至負(fù)壓、負(fù)壓至負(fù)壓、反激式、正激式轉(zhuǎn)換器、以及雙向備份電源。他的專(zhuān)利涉及 高效功率因數(shù)校正解決方案和先進(jìn)柵極驅(qū)動(dòng)器。Victor 樂(lè)于為 ADI客戶(hù)提供支持：解答有關(guān) ADI 產(chǎn)品的問(wèn)題，設(shè)計(jì)和驗(yàn)證電源原理圖，排布印刷電路板；故障排查；并參與測(cè)試最終系統(tǒng)。聯(lián)系方式： victor.khasiev@analog.com 。