背景技术DC / DC转换器的常见问题是在宽输入电压范围内产生经调节的输出电压。
了更好地理解这个问题，考虑两个日常应用程序是很有用的。先，让我们来看看3G电信基站。些基站由安装在机柜中并安装在单个机柜中的多个板组成。箱使用大量冷却风扇来冷却电路板。些风扇的额定工作电压为24 V，采用这种配置可以吸收高达几安培（A）的电流。是，这排冷却风扇的功率取决于设计限制以及系统是否使用备用电池。此，电源可能来自24或12 V背板电压，或一组密封铅酸电池（SLA）。些SLA电池通常具有10V至13.6V的输出电压范围。们检查的另一个应用是便携式医疗设备，例如肾透析机或患者监测设备。这种情况下，这些机器通常由AC适配器供电，其输出为12V至几安培的电流。而，在这种情况下，透析机也可以由多个镍氢电池作为备用电源供电。然输入电压可在9V至18V之间变化，但仍必须提供12V的固定输出。决此类问题的传统方法是使用单极主导磁转换器（SEPIC）或降压/升压转换器。论输入电压是大于，等于还是小于输出电压，恒温阀芯这些类型的转换器都将提供固定的输出电压。而，一些SEPIC转换器具有明显的缺点：●由于需要使用多个电感器或大型变压器，因此设计复杂。●在操作模式转换期间难以操纵控制回路。
●该解决方案占地面积大，外形高。●转换效率低 – 通常在75％到85％之间。●在较高的输出功率水平下可能会出现散热问题。有效的方法是使用单个基于电感的控制器，该控制器可以控制四个外部开关，以实现降压，升压和100％占空比操作。款四开关升压转换器具有简单的设计和高功率密度，同时通过其同步驱动功能实现高效运行。种新方法是凌力尔特公司的新型四开关IC控制器，可满足上述所有要求。LTC3780解决方案占地面积小，效率高达95％，采用市售的单个电感和电流检测电阻，设计简单。恒定频率电流模式架构允许锁相频率高达400 kHz。有宽范围的输入和输出4V到30V和操作模式之间的无缝切换，所述LTC3780是理想的电信，医疗，工业和汽车。
LTC3780是一款电流模式控制器，可提供大于或等于输入电压的输出电压。借专有的拓扑和控制架构，LTC3780可以在降压或升压模式下使用电流检测电阻。应电感的电流由ITH引脚上的电压控制，该电压是误差放大器EA的输出。VOSENSE引脚（见图1，引脚6）负责接收电压反馈信号并将其与AE提供的内部参考电压进行比较。CTL 3780的图1的简化提供上部MOSFET驱动器由浮动起动电容CA和CB（参照图1中所示的图的左侧）当上部MOSFET关断偏置，这是通常通过外部二极管。些电容器已充电。
然没有必要在同步开关D和同步开关B之间桥接肖特基二极管，但是在空闲时间期间产生的电压降很小。400 kHz时，添加肖特基二极管通常可将最大效率提高1％至2％。过降低RUN引脚（8）禁用主控制环路。RUN引脚电压（8）大于1.5V时，内部1.2μA电源为SS引脚（2）上的CSS软启动电容充电。此，ITH引脚（5）的电压设置为SS电压，而CSS在启动时缓慢加载。种“软启动”阻断过程可防止输入电源突然断电。源开关控制图2显示了四个电源开关和电感，VIN，VOUT和GND连接的简化图。时，图3显示了LTC3780与占空比D的函数关系。些电源开关经过适当控制，可实现工作模式之间的连续转换。VIN接近VOUT时，它到达降压 – 升压区域;模式之间的转换时间通常为200 ns。LTC3780输出开关图3.操作模式LTC3780取决于占空比当VIN比VOUT（降压模式）大的图2示意图中，开关d总是使能和交换机C是始终关闭。每个周期开始时，首先激活同步开关B，并且仅在开关被激活时检测电感器的电流。旦感测电感器的电流下降到低于基准电压（其正比于VITH），同步开关B被关断，然后将开关A“期间”剩余周期激活。
关A和B将交替，就像它是典型的同步降压稳压器一样。开关A的占空比增大直到所述降压转换器的方式的最大占空比达到DMAX_BUCK和DMAX_BUCK由下式给出：DMAX_BUCK =（1 -DBUCK-BOOST）×100％其中DBUCK-BOOST =降压 – 升压开关的占空比范围，DBUCK升压=（200纳秒×F）×100％，其中以Hz F =运行频率。VIN大约等于VOUT（通常对应于小于±1％差异）（降压 – 升压模式），控制器处于降压 – 升压模式。关A和D在每个周期的大部分时间内开启;然而，以调节输出电压，一个短的连接被开关B和d之间以及开关A和C之间令人感兴趣的是注意到，在降压 – 升压模式中，电流峰值的电感的峰值建立比使用SEPIC转换器和传统降压/升压转换器时要低得多。
VIN小于VOUT（降压模式）时，开关A始终开启，同步开关B始终关闭。每个周期开始时，首先激活开关C，这使得可以检测电感器的电流。测到所述电感器的电流超过基准电压（其正比于ITH）之后，开关C被关闭，并且“期间”剩余周期同步开关d被接通。关C和D将交替点亮，作为典型的同步升压调节器。关C的占空比减小直至降压变换器时尚的最小占空比达到DMIN_BOOST和DMIN_BOOST由下式给出：= DMIN_BOOST（DBUCK-BOOST）×100％其中DBUCK-BOOST =循环升压开关，DBUCK-BOOST（200ns的XF）的工作范围内×100％，其中以Hz F =工作频率。LTC3780还包括简化设计人员的工作任务的许多重要功能。些功能包括：频率同步和频率设置 – 锁相环允许内部振荡器通过PLLIN引脚与外部时钟源同步。PLLFLTR引脚上的鉴相器输出也是振荡器的直流频率控制输入。率范围为200 kHz至400 kHz，对应于PLLFLTR引脚上0 V至2.4 V的直流电压输入。定时，PLL将上部MOSFET的激活与同步信号的上升沿对齐。PLLIN引脚处于开路状态时，PLLFLTR引脚的电压降低，迫使振荡器以最小频率工作。INTVCC / EXTVCC电源 – 所有功率MOSFET驱动器和大多数内部电路的电源均来自INTVCC引脚。EXTVCC引脚处于开路状态时，具有6 V低压降的内部线性稳压器负责为INTVCC电源供电。果EXTVCC引脚电压高于5.7V，则禁用6V稳压器并激活内部开关，将EXTVCC连接到INTVCC。通过高效的外部电源提供INTVCC电源。源良好引脚（PGOOD） – PGOOD引脚连接到内部MOSFET的漏极开路。
输出不在标称输出电平的±7.5％范围内时（由电阻反馈分压器决定），MOSFET导通并将PGOOD引脚设置为低电平。输出满足±7.5％的要求时，MOSFET被禁用，并允许通过外部电阻将引脚拉至7V。退电流 – 当输出电压低于其额定电平的70％时，回退电流限制电路跳闸，从而降低功耗。动期间回退电流限制电路失效。
位输入截止 – 如果允许输入电压低于约4V，则软启动电容（SS）复位。输入电压超过4V时，SS电容会尝试通过标准软启动斜坡加载。电感波电流的高效运行和同步整流器的使用使LTC3780能够在很宽的输入电压范围内实现非常高的效率。
输入和输出是在12V，降压 – 升压四个开关操作的效率是98％与2A的充电电流和97％的与图5A的负载电流，如图图4.图4.具有12V输出和5A负载电流的LTC3780效率和功耗曲线由于其模式控制架构，该转换器提供出色的负载转换响应和电压，从而最小化所需的滤波。量和简化循环补偿。此，仅需要非常小的滤波电容器。种单感测电阻结构产生的功率非常小（与多电阻感应电路相比），并提供一致的电流信息，以防止短路和过电流。论在过去，当输入电压源，其提供一个固定的输出电压，并调节当输入功率变化从顶部到底部，使用复杂的和无效的解决方案的设计师，但是它们现在有一个简单有效的方法。了为这一问题提供简单有效的解决方案外，LTC3780还可实现高效运行，高功率密度和单电感器结构。些特性和功能使LTC3780成为汽车，医疗，工业和电池系统的理想产品。
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