直通升压控制器用于高效率、快速瞬态响应汽车和工业电源

升压电源拓扑在汽车和工业电子中越来越受欢迎。大量系统需要稳定的输入轨，其中上游电源轨电压可能会发生显著变化。升压转换器可用于显著提高应用的多功能性。它们使新的电子设备能够无缝连接到任何供电轨，而无需重新设计前端或多个版本来涵盖各种供电场景。升压稳压器还可以支持需要高度抑制输入压降的电子设备。这主要与汽车电子设备有关，其中电源轨可能会显着下降，例如，在冷启动期间。

LTC7804 在不牺牲高级特性的情况下简化了升压型转换器的设计。LTC7804的主要特性包括低静态电流、单输出同步整流、高达40 V的宽输入电压范围（输出最高可达36 V）、扩频频率调制（SSFM）和内部充电泵，以实现高效率、低EMI直通™操作。

升压转换器，用于 12 V 输入至 24 V 输出

升压转换器的优点之一是，除了提供稳定的中间输出轨外，它还可以提供系统对前端压降（例如来自汽车电池轨的压降）的抗扰度。图 1 示出了一款升压转换器的原理图，该转换器由一个低引脚数控制器 LTC7804、底部 FET Q1、顶部 FET Q2、扼流圈 L1 和输入/输出滤波器组成。该原理图采用低元件数解决方案，但可将12 V电源轨升压至24 V，并提供6 A输出电流。输出电流应在低输入电压下降额，以保持输入电流低于17.5 A。

图1.基于 LTC7804 和 V 的升压转换器的电气原理图在6 V 至 20 V 和 V外24 A 时为 6 V。

在此特定解决方案中，MODE 引脚连接到 GND，调用突发模式操作，从而在轻负载下保持高效率。PLLIN/SPREAD 引脚连接到 INTV®抄送，将开关频率设置为 SSFM 操作，从而简化了对已发布的 EMI 标准的鉴定。该设计使用专用电流检测电阻进行了测试，但它完全无需电流检测电阻即可工作，而是使用可选的 DCR 检测。该解决方案的效率如图2所示。

图2.升压转换器的效率曲线如图1所示。

抑制输入压降和直通模式操作

LTC7804 的一个有趣应用是为汽车音频放大器和前置放大器供电。此应用程序的目标是双重的。首先，LTC7804 可抑制输入电压的突然下降 — 例如，在冷启动期间。其次，当输入电压上升到输出电平以上时，它基本上将输入短路到输出，以最大限度地提高效率，例如在抛负载期间。前置放大器电源的电压输出设置为略低于典型10 V汽车电压轨的汽车轨电压（约12 V）的值。如果输入电压等于或高于设定值，则输入应直接传递到输出。如果输入电压降至所需中间电压以下，升压转换器将其输出保持在设定值。术语直通用于描述这种直接输入到输出的操作模式。

图3显示了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。MODE 引脚连接到 INTV抄送通过一个100 kΩ电阻选择脉冲跳跃操作。此应用不支持突发模式操作，因为要启用直通操作，必须使能顶部 MOSFET 栅极电荷泵，在突发模式操作中禁用。PLLIN/SPREAD 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运行。如果知道频率是一个真正的问题，则建议通过PLLIN/SPREAD引脚与外部时钟同步;，或将 MODE 引脚直接连接到 INTV抄送以在FREQ引脚上设置的工作频率下选择强制连续导通模式。

图3.升压转换器能够在直通模式下工作，V在5 V 至 16 V 和 V外10 A 时为 5 V。

图4显示了该解决方案如何通过工作波形工作。在测试中，输入电压从14 V开始，高于预设的转换器输出10 V。顶部MOSFET Q1的栅极为高电平，Q1为导通，完全增强。LTC7804 内部充电泵可使转换器无限期地保持这种状态。这是直通模式，没有开关动作，输入电压直接传递到14 V的输出，只要输入高于或等于波形中所示的所需输出，就可以启用直通模式。即使输入降至10 V，输出电压仍保持在5 V。一旦输入降至预设值以下，开关动作就开始，以将输出精确地保持在该电平。The GQ1-V外波形是Q1栅极（GQ1节点）上相对于Q1源（V）的差分电压外).

图4.V 处的直通操作在> V外.V在，其中 V外5 V/格，时间刻度为 1 ms/格，GQ1-V外是示波器的数学函数，为 2.5 V/div。

两个转换器的开关频率约为500 kHz，以平衡效率和尺寸，但如果必须最小化电感（L3）尺寸，则可以增加到1 MHz。本设计说明中介绍的两种解决方案均在DC2846A上进行了验证和测试。

结论

LTC7804 控制器显著简化了高效升压型转换器的设计。通过使用相同的原理图和更改外部组件，可以轻松调整可用输出功率。高开关频率可显著减小电感器的尺寸。当输入电压远低于或上升到远高于输出电平时，内部充电泵和同步整流保证了最高效率，从而使 LTC7804 成为汽车电子的理想控制器。低静态电流还可延长汽车和始终在线系统的电池寿命。

审核编辑：郭婷