LT3790 是一款 4 開(kāi)關(guān)同步降壓-升壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，僅用單個(gè)電感器就能夠以高達(dá) 98.5% 的效率調(diào)節(jié)恒定電壓和恒定電流。該器件可提供數(shù)百瓦功率，具 60V 輸入和輸出額定值，當(dāng)升壓和降壓轉(zhuǎn)換均需要時(shí)，這成為了理想的 DC/DC 穩(wěn)壓器和電池充電器。

由于 LT3790 具有同步開(kāi)關(guān)拓?fù)洌詥蝹€(gè)轉(zhuǎn)換器就可提供大功率，但是最終在較大功率時(shí)，開(kāi)關(guān)和 / 或?qū)〒p耗可能使電路板過(guò)熱，因而壓倒了單個(gè)轉(zhuǎn)換器提供大功率的優(yōu)勢(shì)。盡管可以用笨重的散熱器、額外的外部柵極驅(qū)動(dòng)器和 / 或強(qiáng)制空氣流動(dòng)減輕熱量問(wèn)題，但是簡(jiǎn)單地并聯(lián)連接兩個(gè)或更多轉(zhuǎn)換器以分散負(fù)載可能更好。采用 LT3790 降壓-升壓型穩(wěn)壓器就可容易做到這一點(diǎn)。

120W、24V、5A 輸出降壓-升壓型穩(wěn)壓器

圖 1 所示降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器在 0A 至 5A 負(fù)載時(shí)以高達(dá) 98.5% 的效率調(diào)節(jié) 24V 輸出。該轉(zhuǎn)換器在 8V 至 56V 的輸入電壓范圍內(nèi)工作，可調(diào)欠壓和過(guò)壓閉鎖功能保護(hù)了電路。它還有短路保護(hù)功能，而且 /SHORT 輸出標(biāo)記指示何時(shí)輸出端短路。該轉(zhuǎn)換器在輕負(fù)載時(shí)提供不連續(xù)導(dǎo)通模式 (DCM) 工作，以實(shí)現(xiàn)最低功率和電流反向保護(hù)。檢測(cè)電阻器 ROUT 設(shè)定短路和過(guò)載情況下的輸出電流限制，從而使這個(gè)電路成為可靠的應(yīng)用電路。

圖 1：120W、24V、5A 輸出降壓-升壓型穩(wěn)壓器具 8V 至 56V 輸入范圍和高達(dá) 98.5% 的效率，而且易于并聯(lián)。

這個(gè) 120W 電路板在 12V 輸入時(shí)，最熱組件 (開(kāi)關(guān) MOSFET) 的溫度上升僅為 20°C，如圖 2a 所示。該電路板仍然有裕度，可以在 12V 輸入時(shí)提供更大的輸出功率，或者用較低的 VIN 提供 120W，而組件溫度不會(huì)過(guò)度上升。請(qǐng)注意，更大的輸出功率需要相應(yīng)地提高輸出電流限制。當(dāng)以低至 8V 輸入工作、提供 120W 輸出且沒(méi)有強(qiáng)制空氣流動(dòng)或散熱措施時(shí)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 4 層 LT3790 PCB 上的組件溫度仍然低于 97°C (在室溫時(shí))。為了以同樣有限的溫度上升和輸入電壓范圍提供顯著增大的功率，可以并聯(lián)兩個(gè)或更多 LT3790 轉(zhuǎn)換器，而且并聯(lián)非常容易實(shí)現(xiàn)。

(a)

(b)

(c)

圖 2：圖 1 所示單個(gè) 24V、5A 轉(zhuǎn)換器在 12V 輸入時(shí) (a)，任何組件溫度上升的最大值為 20°C，在 9V 輸入時(shí) (b) 為 50°C。甚至在 8V 輸入 (c) 且沒(méi)有強(qiáng)制空氣流動(dòng)或散熱措施時(shí)，最熱組件的溫度也僅達(dá)到 96.5°C。

并聯(lián)轉(zhuǎn)換器、恒定電壓主轉(zhuǎn)換器、恒定電流從屬轉(zhuǎn)換器

理想情況下，并聯(lián)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器在整個(gè)輸出范圍內(nèi)均分負(fù)載。LT3790 能夠以恒定電壓或恒定電流模式運(yùn)行，因此允許一個(gè)主轉(zhuǎn)換器控制輸出電壓，同時(shí)其電流監(jiān)視器輸出 (ISMON) 通知一個(gè)或更多從屬轉(zhuǎn)換器，需要怎樣調(diào)節(jié) (CTRL 輸入) 輸出電流，以匹配它自己的輸出電平。用這種方法幾乎可以在多個(gè)轉(zhuǎn)換器之間實(shí)現(xiàn)理想的電流匹配。

主轉(zhuǎn)換器的 CLKOUT 引腳可以直接連接到從屬轉(zhuǎn)換器的 SYNC 輸入引腳，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)并聯(lián)轉(zhuǎn)換器的 180° 相位交錯(cuò)。轉(zhuǎn)換器之間的 180° 相差降低了轉(zhuǎn)換器的總體輸出紋波，而不是使紋波增大一倍。如果超過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)換器并聯(lián)連接，這些轉(zhuǎn)換器就可以用一個(gè)外部時(shí)鐘源或者通過(guò)以菊花鏈方式連接 CLKOUT 引腳，以同步至相移或同相工作。

圖 3 顯示了一個(gè)由兩個(gè)并聯(lián)連接的 LT3790 形成的 24V、10A (或在某些條件下為 25A，見(jiàn)圖) 穩(wěn)壓器。就 M3 和 M7 MOSFET 而言，通過(guò)使用兩個(gè)并聯(lián)的電路，任何一個(gè)分立式組件在 12V 輸入時(shí)溫度上升最大值僅為 20°C，9V 輸入時(shí)則為 50°C。

圖 3：兩個(gè) LT3790 24V 穩(wěn)壓器容易并聯(lián)，以用分立式組件有限的溫升來(lái)增大一倍輸出。

圖 3 中上端的轉(zhuǎn)換器 (主轉(zhuǎn)換器) 調(diào)節(jié) 24V 輸出電壓，控制由下端的 (從屬) 轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)的電流值。主轉(zhuǎn)換器的 ISMON 輸出指示主轉(zhuǎn)換器正在提供多大的電流，通過(guò)將 ISMON 直接連接到從屬轉(zhuǎn)換器的 CTRL 輸入，強(qiáng)制從屬轉(zhuǎn)換器跟隨主轉(zhuǎn)換器。LT3790 ISMON 的輸出電平和 CTRL 的輸入電平以同樣方式提供，以便可以從一個(gè)引腳直接連接到另一個(gè)引腳，這樣一來(lái)，就強(qiáng)制總的輸出電流在并聯(lián)轉(zhuǎn)換器之間均分，如圖 4 所示。請(qǐng)注意，從屬轉(zhuǎn)換器的輸出電壓設(shè)定得略高 (28V)，以便從屬轉(zhuǎn)換器的電壓反饋環(huán)路不處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而使從屬轉(zhuǎn)換器能夠跟隨主轉(zhuǎn)換器。

圖 4：并聯(lián)轉(zhuǎn)換器電感器及輸出電流匹配

穩(wěn)定性的環(huán)路分析

瞬態(tài)響應(yīng)及網(wǎng)絡(luò)分析儀環(huán)路分析可用來(lái)測(cè)量穩(wěn)定性。如圖 5 所示，50% 至 100% 電流的瞬態(tài)響應(yīng)顯示了得到恰當(dāng)補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)換器和均分的負(fù)載電流。用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行的進(jìn)一步分析為我們提供了不同轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)信息。對(duì)于恒定電壓穩(wěn)壓器主轉(zhuǎn)換器和恒定電流穩(wěn)壓器從屬轉(zhuǎn)換器而言，噪聲注入點(diǎn)以及為產(chǎn)生控制環(huán)路波德圖而進(jìn)行的測(cè)量是不同的。通過(guò)注入擾動(dòng)信號(hào)并測(cè)量環(huán)路響應(yīng)，可以分別測(cè)量每個(gè)環(huán)路，如圖 6 所示。[!--empirenews.page--]

恒定電流從屬轉(zhuǎn)換器必須允許環(huán)路被斷開(kāi)，讓信號(hào)注入電流環(huán)路反饋通路而不是傳統(tǒng)的電壓反饋通路，因?yàn)樵诓⒙?lián)工作時(shí)，這才是處于使用中的反饋環(huán)路。圖 7 所示主轉(zhuǎn)換器波德圖顯示了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖 5：并聯(lián)轉(zhuǎn)換器瞬態(tài)響應(yīng)均分電流

圖 6：并聯(lián)轉(zhuǎn)換器的環(huán)路響應(yīng)測(cè)量

圖 7：波德圖顯示了并聯(lián)系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果

結(jié)論

LT3790 同步降壓-升壓型控制器以高達(dá) 98.5% 的效率向各種負(fù)載提供超過(guò) 100W 功率，而且很容易并聯(lián)多個(gè)轉(zhuǎn)換器，以提供更大功率的輸出。能夠控制輸出電壓或電流，加之 ISMON 輸出放大器和 CTRL 輸入放大器的電平匹配，這些都簡(jiǎn)化了主電壓穩(wěn)壓器與一個(gè)或多個(gè)從屬電流穩(wěn)壓器的連接。結(jié)果是能夠以高效率提供數(shù)百瓦功率的大功率 60V 降壓-升壓型調(diào)節(jié)。