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面向高效、快速瞬态响应的汽车和工业用品的直通升压控制器


简介

Boost功率拓扑在汽车和工业电子领域越来越流行。许多系统需要稳定的输入轨,上游电源输入轨电压可能会发生显著变化。Boost变换器可用于显著提高应用程序的通用性使用boost转换器,新的电子设备可以无缝连接到任何电源导轨,而无需重新设计前端或使用多个版本来覆盖各种电源场景。boost控制器还支持高抑制输入电压降的电子设备。这主要与汽车电子设备有关,因为汽车电子设备的供电轨电压在低温启动期间会显著下降。Ltc7804可以简化boost变换器的设计,而不会对其先进性能产生不利影响。LTC7804的主要特性为:低静态电流、单输出同步整流、高达40 V的宽输入电压范围(输出电压可达36 V)、展频(SSFM)以及适用于高效、低电磁干扰PassThru™操作的内部充电泵。

可实现12 V输入至24 V输出的升压变换器

升压变换器的优点之一是,除了提供稳定的中间输出轨外,它还可以保护系统免受前端电压下降的影响,例如启动车辆时蓄电池供电轨电压的下降。图1是由低管脚数控制器ltc7804、底部FET Q1、顶部FET Q2、引导块L1和输入/输出滤波器组成的升压转换器的示意图。原理图中使用的元件数量相对较少,但它可以将12 V供电轨升压至24 V,并提供6 a的输出电流。降低低输入电压下的输出电流,以确保输入电流小于17.5 a。在此解决方案中,模式引脚连接到GND,突发模式称为®操作,以在轻负载条件下保持高效率。pllin/扩展引脚连接到intvcc,开关频率设置为SSFM操作,因此可以轻松满足已发布EMI标准的要求。该设计已通过特殊电流检测电阻测试,但也可以选择使用DCR检测电阻代替电流检测电阻。该解决方案的效率如图2所示。

抑制输入电压下降和直通模式操作

ltc7804的一个有趣应用是提供汽车音频放大器和前置放大器。该应用程序有两个目的。首先,ltc7804可以抑制输入电压骤降,例如在低温启动期间。其次,当输入电压高于输出电平时,它可以将输入桥接到输出,以最大限度地提高效率,例如,在负载突然下降时。前置放大器电源的电压输出设置略低于典型12 V车辆电压轨(约10 V)的输入电压。前置放大器电源的电压输出设置为略低于典型12 V车辆电压轨(约10 V)的输入电压。如果输入电压等于或高于设定值,输入应直接传输到输出。如果输入电压降到所需的中间电压以下,升压转换器可以将其输出保持在设定值。术语pass-through用于描述从输入到输出的这种操作模式。

3所示为升压解决方案的完整原理图。它类似于图1所示的解决方案,但控制信号的连接略有不同。模式引脚通过100 KΩ电阻器连接到intvcc,以选择脉冲跳频操作。应用程序不支持升压模式操作,因为必须启用顶部MOSFET栅极充电泵(在升压模式操作中禁用)才能进行直通操作。pllin/扩展引脚连接到GND以禁用SSFM功能,因为某些音频系统的电源必须以固定频率工作,这一点很重要。如果您知道真正的问题是频率,建议通过pllin/扩展引脚与外部时钟同步;或者,将模式引脚直接连接到intvcc,以在freq引脚的设定工作频率下选择强制连续传导模式。

4显示了该解决方案在工作波形下的工作原理。在测试中,输入电压从14 V开始,高于预先设定的变换器输出电压10 V。上管MOSFET Q1的栅极为高,Q1为开启状态(完全增强)。LTC7804内置充电泵可将变换器无限期地保持在该状态之下。在直通模式下,没有开关操作,14 V输入电压被引导至输出。只要输入电压高于或等于所需的输出电压,就会启用直通模式,如波形图所示。即使输入电压降至5V,输出电压也可以保持在10V。一旦输入电压降至预设值以下,开关操作将开始,以便将输出电压精确保持在此水平。GQ1-VOUT波形是Q1栅极(GQ1节点)上相对于Q1源极(VOUT)的差分电压。两个转换器的开关频率约为500 kHz,以实现效率和尺寸之间的平衡,但如果必须最小化电感(L1)尺寸,则开关频率可增加至3 MHz。设计说明中提出的两种解决方案已在dc2846a上进行了验证和测试。