多功能控制器简化高压DC/DC转换器设计

LT®3724 是一款单开关 DC/DC 控制器，可用于中等功率降压、升压、反相和 SEPIC 转换器拓扑。它提供了简单的解决方案，可在宽输入电压范围 （4V–60V） 和宽负载范围内高效调节系统电压。

LT3724 特性

LT3724 采用一种 200kHz 固定频率电流模式架构。一个内部高压偏置稳压器允许简单的启动和偏置，并且可以由输出反向驱动，以提高电源效率并降低IC的功耗。

用户可选择的突发模式操作可在宽负载范围内保持高效率。在突发模式操作中，静态电流减小至 100μA 以下，从而使 LT3724 非常适合于具有电源维护要求或轻负载和空负载条件下的应用。一个精密停机引脚门限允许在电压锁定下轻松供电，静态电流降至 10μA 以下。

电源短路控制是通过一个外部检测电阻器实现的，LT3724 通过该电阻器连续监视电感器电流。如果电感电流超过最大电流检测阈值，则会发生脉冲跳跃。

LT3724 还集成了一个可编程软起动功能，用于在启动期间控制转换器输出电压的转换速率，以减小电源浪涌电流和输出电压过冲。

栅极驱动器能够驱动大、低R值DS（ON）、标准电平、n 沟道 MOSFETS，无需栅极驱动缓冲器。该驱动器使用自举电源轨，允许其驱动降压转换器中的高端MOSFET或升压转换器中的低侧MOSFET。

板载稳压器

LT3724的内部8V线性调节器消除了对外部调节器或慢速充电滞后启动方案的需求。该调节器从转换器输入电源VIN生成为IC（VCC）供电的本地电源。

只要输入电压和/或FET栅极充电电流足够低以避免部件中的过度功耗，板载调节器就可以连续操作IC。通常的做法是在启动期间使用车载调节器，然后在操作期间将VCC引脚反向驱动至8V调节电压以上。这减少了IC中的功耗并提高了转换器的效率。LT3724的启动要求VIN≥7.5V。这可确保车载调节器使VCC引脚高于其6.25V的欠压锁定阈值。如果使用外部电源（如转换器输出）维持VCC，则LT3724可以在VIN低至4V的情况下继续运行。

突发模式操作

LT3724 采用低电流突发模式操作，以在轻负载和空负载条件下最大限度地提高效率。突发模式通过将BURST_EN引脚短接至 SGND 来启用，也可以通过将BURST_EN短路至 V 来禁用FB.

当所需的开关电流时，通过V检测C引脚电压，低于编程电流限值的 15%，突发模式功能启用。在突发间隔期间，开关停止，所有内部IC功能均被禁用，但V除外抄送稳压器、误差放大器和带隙基准电压源。V 处的电流在引脚减小至 20μA 和 V抄送电流减小至 80μA。如果没有为 V 提供外部驱动器抄送，全部 V抄送偏置电流源自 V在引脚，给出总 V在电流为 100μA。V型上的内部负偏移钳位C引脚设置为比开关禁用门限低 100mV，从而限制引脚电压的负偏移，并最大限度地减小突发模式操作期间的转换器输出纹波。

精密关断阈值

LT3724 SHDN 引脚用于模拟监视应用以及逻辑电平控制应用中的精准停机。用于电源排序或启动过流保护的输入电源欠压锁定可通过使用电阻分压器驱动 SHDN 引脚轻松实现 V在电源，使得分压器输出在V时为1.35V在处于所需的欠压锁定上升阈值电压。SHDN引脚上的120mV输入迟滞允许IC在禁用转换器之前承受近10%的输入电源压降。SHDN引脚具有0.5V的次级门限，低于该门限，IC工作在超低电流关断模式，I文< 10 μA。关断功能可通过将SHDN引脚连接到V来禁用在通过一个大值上拉电阻。

连续高边电感电流检测

LT3724 采用一个宽共模输入范围电流检测放大器，该放大器可在 0V 至 36V 范围内运作。该电流检测放大器通过一个外部检测电阻提供连续电感电流检测。该方案不需要消隐间隔或最小导通时间来监视电流，与检测开关电流的方案相比，这是一个优势。检测放大器监控电感电流，与开关状态无关，因此除非电感电流低于对应于V的电流，否则主开关不会使能C引脚电压。这种“导通”决策在每个周期开始时执行，如果发生过流情况，则跳过各个开关周期。这消除了由最小导通时间要求引起的许多潜在过流危险，例如在启动、短路或突然输入瞬变期间可能发生的危险。

电流模式控制

LT3724 采用电流模式控制架构，从而实现了一个较高的电源带宽，从而改善了线路和负载瞬态响应。与电压模式控制架构相比，电流模式控制所需的补偿元件也更少，因此在所有工作条件下进行补偿变得更加容易。

软启动

LT3724 采用一种自适应软起动方案，该方案可直接控制 DC/DC 转换器输出电压的上升速率。使用这种方法可以很好地控制输出电压过冲和浪涌电流。输出电压的上升速率由连接到转换器输出的电容器编程，其中：

2μA = Cout• （所需 ΔV/ΔT）

软启动功能可将所需的输出上升速率保持在调节输出电压的 95% 以下。如果转换器输出下降到70%调节率以下，则软启动功能将重新启用，因此转换器可以从短时间关断或输出短路条件下正常恢复。

应用

此处的应用仅提供 LT3724 可实现的一小部分示例。

30V–60V 至 24V、75W 直流/直流转换器

图1所示为一个30V–60V至24V、75W转换器，配置为电源输入欠压锁定和全时使用板载高压偏置稳压器。该应用演示了如何以低于20个组件的成本构建高效率电源。图2显示了转换器效率和功率损耗与负载电流的关系。

图1.30V–60V 至 24V 75W DC/DC 转换器，带输入 UVLO 和全时使用板载高压稳压器。

图2.30V–60V 至 24V、75W DC/DC 转换器效率和功率损耗。

IC的电源直接从V获得在通过 LT3724 的内部 V抄送调节器。V在UVLO 通过一个电阻分压器进行设置，以使 LT3724 能够达到 90% 的额定低端 V在范围或 27V，对应于超过 1.35V 的 SHDN 引脚电压。SHDN输入具有120mV的迟滞，因此如果V，转换器将被禁用在降至 24V 以下。

LT3724 软起动功能控制启动时输出电压的上升转换速率，使得流经软起动电容器的电流为 2μA，因此转换器输出以一个 2μA/1nF 或 2V/mS 的受控速率上升。 图3示出了软启动斜坡。

图3.30V–60V 至 24V、75W DC/DC 转换器输出软启动波形。

4V–60V 至 12V、2A SEPIC 转换器

在输出电压范围为 3724V 至 9V 的 LT20 转换器应用中，回馈 V抄送转换器输出通过将二极管从电源输出连接到 V 来实现抄送针。图4显示了一个15V至12V、2A SEPIC转换器，配置为使用12V输出电压反向驱动V抄送.此应用还通过配置LT3724来控制一个SEPIC转换器，从而展示了LT<>的多功能性。SEPIC转换器用于输入电压既小于又大于输出电压的情况，例如电池供电的应用。

图4.15V 至 12V 25W SEPIC直流/直流转换器。

在某些 DC/DC 转换器应用中，转换器必须承受间歇性输入电压偏移或运行。这是汽车电池电压应用的典型特征，其中必须适应高压线路瞬变（如抛负载）或低压瞬变（如启动）。该转换器设计经过优化，可在 15V 标称输入电压下工作，但可在 4V 至 60V 的宽输入范围内调节输出电压。图5显示了转换器效率和功率损耗与负载电流的关系。

图5.15V 至 12V 25W SEPIC DC/DC 转换器的效率和功率损耗。

该转换器还采用外部限流折返方案。该折返电路由单个1N4148二极管（D2）和一个电阻器（R5）组成。限流折返电路在启动的前几个开关周期内提供额外的控制，并降低短路输出电流。当输出接地时，二极管/电阻箝位V。C引脚为对应于编程最大电流的 25% 的值。该电路仅在V时有效外接近地电位，一旦输出电压上升超过约 10% 的调节，就会完全禁用。

8V–16V 至 24V、50W 升压转换器

图24所示的6V升压转换器在95W时用不到50个元件实现了超过20%的转换效率。因为这是一个升压转换器，所以V抄送由输入电压驱动，以提高效率并降低功耗。图7显示了效率和功率损耗与负载电流的关系。

图6.12V 至 24V/50W 升压转换器。

图7.12V 至 24V/50W 可提高转换器效率和功率损耗。

结论

LT®3724 是一款功能丰富的 DC/DC 控制器，其用途广泛，足以配置为控制多个转换器拓扑。它提供了一种简单而廉价的解决方案，可在宽输入电压范围和宽负载范围内高效调节系统电压。

集成的高压稳压器有助于实现真正的单电源操作。突发模式操作可提高轻负载和空载操作期间的效率。电流模式控制架构允许简单的电源控制环路设计和出色的瞬态响应。连续电流检测可防止电源在过流或短路故障情况下损坏。创新的软启动功能可限制启动、掉电或短路恢复期间的输出电压过冲和浪涌电流。

审核编辑：郭婷