具有直通功能的4开关降压-升压控制器可消除开关噪声

作者：David Megaw and Bruce Haug

DC-DC转换器的一个常见问题是，当输入电压可能高于、低于或等于输出时产生稳压，也就是说，转换器必须同时执行升压和降压功能。当使用标称 12 V 电池为车辆电子设备供电时，这种情况很常见，该电池可能因发动机冷启动（低至 3 V）和负载突降（高达 100 V）或操作员错误导致的反向电池电压而异。有几种DC-DC转换器拓扑可以执行升压和降压操作，从SEPIC到4开关拓扑，但这些解决方案中没有一种在不主动开关的情况下将输入电压直接传递到输出，直到现在。

LT8210 是一款同步降压-升压型控制器，可在直通模式下工作™模式，消除了 EMI 和开关损耗，并最大限度地提高了效率（高达 99.9%）。当输入电压在用户可编程窗口内时，直通操作将输入直接传递到输出。LT8210在2.8 V至100 V的输入电压范围内工作，允许其从冷启动期间的最小输入电压调节到未抑制负载突降的峰值幅度。LT8210 可用作具有引脚可选连续导通模式 （CCM）、脉冲跳跃或突发模式操作的传统降压-升压型控制器，也可在一种新的直通模式下工作，在该模式下，输出电压被调节至一个编程窗口。当输入电压驻留在该窗口中时，它直接传递到输出，而无需主动切换FET，从而产生超低I®Q操作和消除开关噪声。

直通操作模式

图1显示了LT8210的简化原理图，该器件配置为直通操作，输出调节在8 V至16 V之间。直通窗口的顶部和底部电压分别由 FB2 和 FB1 电阻分压器设置。

图1.LT8210 8 V至16 V直通稳压器电路。

图2显示了该电路的输入/输出传输特性。当输入电压高于直通窗口时，LT8210将其降压至16 V稳压输出。如果输入电压降至窗口以下，LT8210将升压以将输出维持在8 V。当输入电压在直通窗口内时，顶部开关 A 和 D 连续导通，允许输出跟踪输入和器件进入低功耗状态，V上的典型静态电流在和 VINP引脚分别为 4 μA 和 18 μA。在这种非开关状态下，既没有EMI，也没有开关损耗，因此可实现超过99.9%的效率。

图2.直通操作可在直通输入电压窗口中实现 99.9% 的效率。

图3.直通模式下的LT8210可快速响应80 V无抑制抛负载脉冲，将输出限制为编程的16 V最大值。

图4.直通模式下的LT8210通过升压至编程的4 V最小输出电压来响应冷启动脉冲（<8 V）。

图5.在直通区域，与连续导通模式效率相比，效率接近100%。

图6.LT8210 在直通区域具有超低静态电流。

结论

汽车电池和类似的宽电压范围电源对于DC-DC转换器设计人员来说是一个复杂的问题，需要保护功能以及高效率的降压和升压转换。LT8210 同步降压-升压型控制器通过将保护功能与宽输入范围降压-升压型转换器和独特的直通选项相结合，消除了复杂性。该器件的工作电压范围为2.8 V至100 V，内置反向电压保护。其直通模式消除了开关损耗和噪声，同时实现了超低静态电流。在直通模式下，输出电压不是传统意义上的调节，而是受可编程电压窗口的限制。

审核编辑：郭婷