4開(kāi)關(guān)降壓-升壓控制器，具備直通功能，可以消除開(kāi)關(guān)噪聲

簡(jiǎn)介

常見(jiàn)的DC-DC轉換器問(wèn)題是：在輸入電壓可能高于、低于或等于輸出時(shí)生成穩壓電壓，也就是說(shuō)，轉換器必須執行升壓和降壓操作。從標稱(chēng)12 V電池為汽車(chē)電子供電，就是一個(gè)典型場(chǎng)景，從引擎冷啟動(dòng)（低至3 V）到負載突降（高達100 V），或者因為操作員出錯導致出現反向電池電壓（電壓變化范圍相當廣泛）。從SEPIC到4開(kāi)關(guān)拓撲，有好幾種DC-DC轉換器拓撲可以執行升壓和降壓操作，但這些解決方案中沒(méi)有任何一個(gè)能夠在主動(dòng)激活開(kāi)關(guān)的情況，直接將輸入電壓輸入到輸出，現在依然是這樣。

圖1.LT8210 8 V至16 V直通穩壓器電路。

LT8210 是一個(gè)同步降壓-升壓控制器，可以在直通（Pass-Thru?）模式下運行，幫助消除EMI和開(kāi)關(guān)損耗，并且最大化效率（高達99.9%）。當輸入電壓在用戶(hù)可編程窗口內時(shí)，直通功能直接將輸入傳遞到輸出端。LT8210的輸入電壓范圍在2.8 V到100 V之間，所以它的穩壓范圍從冷啟動(dòng)期間的最低輸入電壓，一直到未受抑制的負載突降的峰值幅度。LT8210可以作為傳統的降壓-升壓控制器運行，支持引腳可選的連續導通模式(CCM)、脈沖跳躍或突發(fā)模式(Burst Mode^?)運行，或者在直通模式中，輸出電壓可以根據編程窗口調節。當這個(gè)窗口中的輸入電壓在不主動(dòng)開(kāi)關(guān)FET的情況下被直接傳輸至輸出時(shí)，運行時(shí)I_Q極低，且沒(méi)有開(kāi)關(guān)噪聲。

圖2.在直通輸入電壓窗口中，直通操作效率可以達到99.9%。

直通操作模式

圖1顯示了簡(jiǎn)化的LT8210示意圖，配置用于實(shí)施直通操作，輸出調節范圍為8 V至16 V。直通窗口的頂部電壓和底部電壓分別由FB2和FB1電阻分壓器設置。

圖3.在直通模式下，LT8210會(huì )快速響應80 V未抑制負載突降脈沖，將輸出限制在可編程的16 V最大值。

圖2顯示了此電路的輸入/輸出傳輸特性。當輸入電壓高于直通窗口時(shí)，LT8210將其降低到穩定的16 V輸出。如果輸入電壓低于直通窗口，LT8210會(huì )增大該電壓，并將輸出保持在8 V。當輸入電壓在直通窗口范圍內時(shí)，頂部開(kāi)關(guān)A和D保持開(kāi)啟，使得輸出可以跟蹤輸入，且部件可以進(jìn)入低功率狀態(tài)，V_IN 和V_INP 引腳上的典型靜態(tài)電流分別為4 μA和18 μA。在這種非開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，既不存在EMI，也不存在開(kāi)關(guān)損耗，因此效率可以達到99.9%以上。

圖4.在直通模式下，LT8210通過(guò)增壓至可編程的8 V最小輸出電壓來(lái)響應冷啟動(dòng)脈沖(<4 V)。

圖5.直通區域的效率達到將近100%（與持續導通模式下的效率相比）。

結論

對于DC-DC轉換器設計人員來(lái)說(shuō)，汽車(chē)電池和類(lèi)似的寬電壓范圍電源都是較為復雜的問(wèn)題，它們需要提供保護，且要求能夠高效進(jìn)行降壓和升壓轉換。LT8210同步降壓-升壓控制器將保護功能與輸入范圍廣泛的降壓-升壓轉換器和獨特的直通選項結合在一起，以消除這種復雜性。其工作電壓范圍在2.8 V和100 V之間，提供內置反向電壓保護。直通模式幫助消除開(kāi)關(guān)損耗和噪聲，同時(shí)達到超低的靜態(tài)電流。在直通模式下，輸出電壓不會(huì )按傳統方式調節，而是受可編程的電壓窗口限制。

圖6.LT8210在直通區域內具有超低靜態(tài)電流。

作者簡(jiǎn)介

David Megaw是ADI的高級設計工程師。

Bruce Haug于1980年畢業(yè)于圣何塞州立大學(xué)，獲電氣工程學(xué)士學(xué)位。他于2006年4月加盟凌力爾特（現為ADI公司的一部分），擔任產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)工程師。此前，Bruce曾在Cherokee International、Digital Power和福特宇航供職。他還熱衷于參與體育活動(dòng)。